MANTENIMIENTO DE TRANSFORMADORES DE POTENCIA
MANTENIMIENTO DE TRANSFORMADORES DE POTENCIA
INTRODUCCIÓN Para los efectos del presente documento, se entenderá como transformadores de potencia, a aquellos equipos que se encargan de transferir potencia, desde una área de un sistema eléctrico de potencia a otra, variando los niveles de voltaje y corriente de modo de adecuarlos a las distintas necesidades del sistema. Estos equipos tendrán niveles de voltaje iguales ó superiores a 1 kV. y serán de una potencia aparente igual ó superior a 1V!. "os transformadores de potencia son equipos que juegan un importante rol en todo sistema eléctrico. ! éstos, los podemos encontrar en centrales generadoras, su#estaciones y en innumera#les instalaciones industriales. $ualquiera $ualquiera sea el lugar de instalación, instalación, el impacto impacto producido por estos equipos equipos es tal, tal, que que los los proc proceso esoss produ product ctiv ivos os podr podr%a %an n verse verse seria seriame ment nte e afec afecta tado doss y se enfrentar%an a graves pérdidas económicas con la falla de un transformador. "o anterior amerita que las empresas de#an esta#lecer pol%ticas de mantenimiento eficientes y rigurosas. En particular, para los transformadores, se requiere que las áreas de mantenimiento cuenten con la capacitación y recursos adecuados, a o#jeto de lograr la mayor confia#ilidad de ellos. El o#jetivo del presente documento, se inserta dentro de la estrategia adoptada por !E& 'ener &.!., tendiente a conseguir los grados más altos de confia#ilidad en el funcionamiento de los transformadores. Particularmente, este documento pretende ser un manual de consulta para el mantenedor, que le entregue los conoc conocim imie ient ntos os nece necesar sario ioss para para la reali reali(ac (ació ión n de efec efectitiva vass acti activi vida dades des de mantenimien mantenimiento to y sea un soporte dentro de los programas programas de capacitación capacitación para el personal.
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MANTENIMIENTO DE TRANSFORMADORES DE POTENCIA
INTRODUCCIÓN Para los efectos del presente documento, se entenderá como transformadores de potencia, a aquellos equipos que se encargan de transferir potencia, desde una área de un sistema eléctrico de potencia a otra, variando los niveles de voltaje y corriente de modo de adecuarlos a las distintas necesidades del sistema. Estos equipos tendrán niveles de voltaje iguales ó superiores a 1 kV. y serán de una potencia aparente igual ó superior a 1V!. "os transformadores de potencia son equipos que juegan un importante rol en todo sistema eléctrico. ! éstos, los podemos encontrar en centrales generadoras, su#estaciones y en innumera#les instalaciones industriales. $ualquiera $ualquiera sea el lugar de instalación, instalación, el impacto impacto producido por estos equipos equipos es tal, tal, que que los los proc proceso esoss produ product ctiv ivos os podr podr%a %an n verse verse seria seriame ment nte e afec afecta tado doss y se enfrentar%an a graves pérdidas económicas con la falla de un transformador. "o anterior amerita que las empresas de#an esta#lecer pol%ticas de mantenimiento eficientes y rigurosas. En particular, para los transformadores, se requiere que las áreas de mantenimiento cuenten con la capacitación y recursos adecuados, a o#jeto de lograr la mayor confia#ilidad de ellos. El o#jetivo del presente documento, se inserta dentro de la estrategia adoptada por !E& 'ener &.!., tendiente a conseguir los grados más altos de confia#ilidad en el funcionamiento de los transformadores. Particularmente, este documento pretende ser un manual de consulta para el mantenedor, que le entregue los conoc conocim imie ient ntos os nece necesar sario ioss para para la reali reali(ac (ació ión n de efec efectitiva vass acti activi vida dades des de mantenimien mantenimiento to y sea un soporte dentro de los programas programas de capacitación capacitación para el personal.
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RESUMEN
En el presente documento se *ace una descripción, en términos generales, de las partes que constituyen un transformador de potencia. &e reali(a un análisis detallado respecto de la constitución y propiedades de los sistemas de aisl aislam amie ient nto. o. &e iden identitififica can n los los dist distin into toss tipo tiposs de tran transf sfor orma mado dores res que que se encue encuent ntra ran n en el merc mercado ado y los los elem element entos os acceso accesori rios os que que part partic icip ipan an en la operación de ellos. Por otra parte se e+ponen los distintos factores que atentan contra la vida de un transformador. En forma detallada, se descri#en las distintas actividades que de#en reali(arse durante las inspecciones periódicas y los mantenimientos programados. Especial énfasis se pone en los análisis de gases disueltos como *err *erram amie ient nta a fund fundam amen enta tall para para cono conoce cerr el esta estado do de un tran transf sfor orma mado dorr y diagnosticar los distintos tipos de falla a que puede e+ponerse. am#ién se e+plican los distintos tipos de ensayos a que de#en ser sometidos estos equipos y sus frecuencias recomendadas.
Tabla de contenido $!P-"/ 1 $/0$EP/& 2&-$/&..........................................................................1 1.1 ransfo ransformador rmador ideal...... ideal........... .......... .......... .......... .......... .......... .......... .......... .......... .......... .......... .......... .......... ............... ...................... .............. 1 1.3 ransfo ransformador rmador 4eal...... 4eal........... .......... .......... .......... .......... .......... .......... .......... .......... .......... .......... .......... ............... ....................... ..................5 .....5
$!P-"/ 3 E&4$4! 2&-$!................. .......................... ................. ................. .......................................6 ..............................6 3.1 3.1 3.3 3.5
7evanados 7evanados o o#inados.. o#inados....... .......... .......... .......... .......... .......... .......... .......... .......... .......... .......... .......... .......... ................. ....................6 ........6 08cleo... 08cleo........ .......... .......... .......... .......... .......... .......... .......... .......... .......... .......... .......... .......... .......... .......... .......... .......... .......... ............. ....................11 ............11 us*ings.. us*ings....... .......... .......... .......... .......... .......... .......... .......... .......... .......... .......... .......... .......... .......... .......... .......... .......... .................. ......................15 .........15 anque o $u#a Principal.. Principal....... .......... .......... .......... .......... .......... .......... .......... .......... .......... .......... .......... .............. ..................... ..............19 ..19 Página )
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3.9
!ccesorios..........................................................................................................1:
$!P-"/ 5 &-&E! 7E !-&"!-E0/ ................................................................16 5.1 !islamiento &ólido...............................................................................................1; 5.1.1 Estructura olecular......................................................................................... 1; 5.1.3 'rado de Polimeri(ación...................................................................................1< 5.1.5 $aracter%sticas del Papel..................................................................................3) 5.1.9 =actores que !fectan las $aracter%sticas del Papel.......................................... 3) 5.3 !islamiento "%quido.............................................................................................35 5.3.1 Estructuras oleculares...............................................................................39 5.3.3 7egradación 7el !ceite 7ieléctrico..............................................................3> 5.3.5 Ensayos =%sico?@u%mico 7el !ceite 7ieléctrico............................................3;
$!P-"/ 9 -P/& 7E 4!0&=/4!7/4E&.......................................................5< 9.1 9.3 9.5 9.9
ransformadores $on $onservador y "i#re 4espiración.....................................5< ransformadores $on $onservador y 7iafragma................................................9) ransformadores $on $onservador y Pulmón....................................................91 ransformadores $on Presión 7e 0itrógeno.......................................................93
$!P-"/ : !$$E&/4-/&.....................................................................................95 :.1 &istemas 7e 4efrigeración..................................................................................95 :.1.1 $lase /!A -nmersos en !ceite, auto refrigerados.........................................95 :.1.3 $lase /!B=!A -nmersos en liquido, auto refrigerados B ventilación por aire for(ado. ..................................................................................................................... 99 :.1.5 $lase /!B=!B=!A -nmersos en l%quido, auto refrigeradosB ventilación por aire for(adoB ventilación por aire for(ado.......................................................................... 9: :.1.9 -nmersos en "%quido, 4efrigerados por aireB aceite for(ado.............................9: $lase /!B=/!B=/!A -nmersos en l%quidos, auto refrigerados Caceite for(ado, aire for(adoD.....................................................................................................................9> :.1.: -nmersos en "iquido, 4efrigeración por !gua..............................................9> :.1.> -nmersos en "%quido, "%quido for(ado..........................................................9> :.3 -ndicadores 7e emperatura 7e !ceite...............................................................96 :.5 -ndicadores 7e emperatura 7e 7evanados.......................................................9; :.9 -ndicadores 7e 0ivel 7e !ceite.......................................................................:) :.: 4elé 7e Presión &8#ita...................................................................................:3 :.> 4elé uc**ol(.................................................................................................:5 :.6 Válvula 7e !livio 7e Presión...........................................................................:> :.; 4elé =alla 7e Pulmón......................................................................................:6 :.< $am#iadores de aps......................................................................................:6 :.<.1 $am#iador de taps manual sin tensión........................................................:; Página 1
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:.<.3
$am#iador de taps #ajo carga.....................................................................:<
$!P-"/ > P4/"E!& 7E E7!7...............................................................>1 >.1 7istri#ución 7el !gua Entre El !ceite y El Papel.............................................>3 >.3 $ontenido de !gua en el !ceite..........................................................................>3 >.5 $ontenido de !gua en el Papel.......................................................................>:
$!P-"/ 6 !$-V-7!7E& 7E !0E0--E0/ P4EVE0-V/ ...........................>< 6.1 anque y 4adiadores..........................................................................................>< 6.1.1 $orrosión E+cesiva......................................................................................>< 6.1.3 =ugas 7e !ceite...........................................................................................>< 6.1.5 loqueos o apones.....................................................................................6) 6.1.9 Válvulas.......................................................................................................61 6.1.: 7epósitos 7e inerales En anque y 4adiadores.......................................61 6.3 &istemas de 4efrigeración..................................................................................61 6.3.1 Ventiladores.................................................................................................61 6.3.3 om#as 7e !ceite........................................................................................63 6.3.5 -ndicadores de =lujo de !ceite.....................................................................65 6.3.9 -ntercam#iadores !guaB !ceite.....................................................................65 6.5 -ndicadores 7e emperatura 7e !ceite...............................................................69 6.9 -ndicadores 7e emperatura 7e 7evanados.......................................................69 6.: -ndicadores 7e 0ivel de !ceite...........................................................................6: 6.> 7ispositivo o Válvula de !livio de Presión...........................................................6: 6.6 4elé de Presión &8#ita........................................................................................6> 6.; 4elé uc**ol(.....................................................................................................66 6.< &ecadores de !ire...............................................................................................66 6.1) anómetro Vac%oBPresión...................................................................................6; $!P-"/ ; '!&E& 7-&E"/& 'E0E4!7/& 74!0E "! /PE4!$-F0 7E 0 4!0&=/4!7/4...................................................................................................6< ;.1 Estado 7e n ransformador..............................................................................;) ;.3 -ntervalos de uestreo y !cciones 4ecomendadas............................................;: ;.5 emperatura 7e 7escomposición 7el !ceite VB& 'ases 'enerados..................;: ;.9 ipos 7e =allas y &us $ausas............................................................................;; ;.: 'ases !tmosféricos C 03 , $/3 G /3 D...............................................................<) ;.> =actores @ue !fectan a n 7'!........................................................................<) ;.>.1 emperatura.................................................................................................<) ;.>.3 e(cla de 'ases.........................................................................................<) ;.>.5 &olu#ilidad de 'ases...................................................................................<1 Página 3
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$!P-"/ < 7-!'0/&-$/ 7E =!""!& &!07/ !02"-&-& 7E '!&E& 7-&E"/&C7'!D .....................................................................................................<9 <.1 $antidad %nima de 'as.....................................................................................<9 <.3 7iagnostico 7E =allas ediante El étodo 7e 7uval.........................................<: <.5 7iagnostico 7e =allas ediante El étodo 7e 4ogers.......................................<6 <.9 4elación 7ió+ido 7e $ar#ono?onó+ido 7e $ar#ono..........................................1)1 $!P-"/ 1) E0&!G/& E"H$4-$/& E0 4!0&=/4!7/4E&........................1)9 1).1 4esistencia 7e 7evanados...............................................................................1)9 1).3 4esistencia de !islamiento...............................................................................1): 1).5 edidas 7e =actor 7e Potencia 7e !islamiento...............................................1)6 1).9 4esistencia 7e !islamiento 7el 08cleo y Prue#a 7e $one+ión -ndeseada a ierra...........................................................................................................................1)6 1).: edida 7e 4a(ón 7e ransformación..............................................................1); 1).> edida 7e $orriente 7e E+citación..................................................................1); 1).6 Ensayo de !nálisis de 4espuesta de =recuencia =4!......................................1); 1).; 4esumen 7e Ensayos ! 4eali(ar......................................................................113
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CAPITULO 1
CONCEPTOS BÁSICOS
1.1
Tran!or"ador ideal.
n transformador es un equipo eléctrico compuesto por un devanado de entrada, en el cual se introduce potencia, y uno ó más devanados de salida, de los cuales se e+trae potencia. !l devanado de entrada se acostum#ra a denominar devanado primario y a los devanados de salida como devanado secundario y devanado terciario respectivamente. En conjunto con los devanados, se considera un n8cleo en el cual se aloja el campo magnético, quien sirve de medio para el traspaso de la potencia entre los distintos devanados. "a transferencia de potencia se reali(a variando los niveles de voltaje y corriente. "a relación de voltajes y corrientes está definida por la relación de vueltas entre los devanados.
=igura 0I1?1 modelo #ásico de transformador monofásico.
"a figura 0I1?1 muestra a un modelo #ásico de un transformador monofásico, el cual consta de un n8cleo de material magnético laminado, donde se aloja el flujo J. am#ién considera al devanado primario de 0 1 vueltas y al secundario de 0 3 vueltas. En este modelo se satisfacen las siguientes e+presionesA
V 1= 4,44 N 1 fφ ( 1 ) V 2= 4,44 N 2 fφ ( 2)
7ondeA V1K Voltaje en el lado primario en volts. V3K Voltaje en el lado secundario en volts. -1K $orriente en el lado primario en !mperes. -3K $orriente en el lado secundario !mperes. JK =lujo magnético en Le##er. 01K 08mero de vueltas en primario. 03K 08mero de vueltas en secundario. !l *acer el cociente entre am#os voltajes, se o#tieneA V 1 V 2
=
N 1 N 2
=a ( 3 )
7onde a reci#e el nom#re de ra(ón de transformación. Por otra parte, si consideramos que este modelo ideal de transformador no tiene perdidas, entonces se puede asumir que la potencia de entrada es igual a la potencia de salidaA P1= P2 ( 4 ) / seaA V 1 I 1=V 2 I 2 $on esto se deduce queA I 1 N 2
=
I 2 N 1
1
= (5 ) a
7e C5D, C9D y C:D podemos esta#lecer que en un transformador ideal, el cociente entre los voltajes y el cociente entre el n8mero de vueltas es igual a la ra(ón de transformación a , y el cociente entre las corrientes es inversamente proporcional a la ra(ón de transformación. !l mismo tiempo se o#serva que la potencia de entrada es igual a la potencia de salida, es decir, la potencia se mantiene inaltera#le.
1.#
Tran!or"ador Real.
=igura 0I 1?3 odelo de transformador real.
El análisis desarrollado *asta a*ora corresponde a un transformador ideal. En él se *an o#viado las resistencias ó*micas de los distintos devanados, los flujos de fuga Jm1, Jm3, cuyos caminos magnéticos no son el n8cleo. am#ién se *a o#viado la magneti(ación necesaria para esta#lecer al flujo principal J m y las pérdidas por =oucault y por *istéresis desarrolladas en el n8cleo. n modelo que intenta representar todos estos aspectos es el siguienteA
=igura 0I 1?5 $ircuito Equivalente de un transformador.
7ondeA r 1 ,r 2=resistenciaohmica de devanado primario y secundariorespectivamente x 1 , x 2=reactanciadedispersión dedevanados primario y secundario
bm =suceptancia demagnetizaciónquerepresentala magnetización del núcleo gc =conductancia de prdidas , que representalas prdidas por foucault y por histeresis I 1 =!orrientede primario I 2 =!orrientede secundario I 0 =!orriente de excitación I p =!orriente de prdidas I m=!orrientede magnetización V 1 ,V 2=Volta"es enbornes de lado primario y secundario #1=!ont ra $eminducida en primario #2= $eminducidaen secundario N 1 , N 2= númerode vueltasde devanados primario y secundario φm 1 , φm 2= flu"os defuga en p rimario y secundario φm = flu"o magntico principal
El circuito anterior se puede referir al primario, desapareciendo el transformador ideal. $on esto se tiene el siguiente circuitoA
=igura 0I 1?9 $ircuito Equivalente apro+imado de un transformador.
Este 8ltimo es un circuito equivalente apro+imado. "a apro+imación es posi#le de#ido a que la corriente de magneti(ación - ) , por lo general es muy #aja, de modo que la rama de e+citación puede trasladarse a la entrada del circuito sin cometer un gran error.
!lgunas conclusiones se o#tienen a partir de este circuitoA aD "as pérdidas en el n8cleo son constantes, mientras no var%e el voltaje, y por tanto no dependen de la corriente de carga.
b) "as perdidas en carga dependen fuertemente del cuadrado de la corriente y de la resistencia ó*mica de los devanados r 1 y r 2.2. 2 cD "a su suma Cr 1+a2 r 2 2 )+j(x ) da lugar a una impedancia que reci#e el 1+a x 2 2
nom#re de impedancia equivalente z eq eq ó impedancia de cortocircuito z cc cc . $omparativamente, los valores de las resistencias son muy menores a los valores de las reactancias, de manera que en la práctica, la impedancia de cortocircuito esta constituida por reactancia (x 1+a2 x 2 2 ) . dD "a corri corrient ente e de e+cita e+citació ción n -) , la que está formada por las corrientes - c e -m, depende de los parámetros g c y #m, . Estos 8ltimos dependen del material magnético, el laminado del n8cleo, los n8meros de vueltas de cada devanado y distancias entre devanados y n8cleo. eD E+isten E+isten pérdidas pérdidas durante la la operación operación de un transformado transformador. r. Ellas Ellas se producen en el n8cleoA pérdidas constantes, y tam#ién en el co#reA pérdidas varia#les que dependen de la carga. "a eficiencia de un transformador, en condiciones de plena carga, puede andar del orden del <;M ó más. n circuito equivalente apro+imado y resumido, se muestra a continuaciónA
=igura 0I 1?: $ircuito equivalente apro+imado resumido de un transformador. 7onde Zcc representa a la la impedancia de cortocircuito total total e Yexc representa a la admitancia de e+citación.
&i #ien este análisis se *a *ec*o para un transformador monofásico, tam#ién es l%cito e+trapolar estos conceptos a un transformador trifásico, en operación esta#le, simétrica y equili#rada, repitiéndose esto en cada una de las fases
CAPITULO #
ESTRUCTURA BÁSICA "a mayor%a mayor%a de los transf transforma ormador dores es de potenc potencia ia considera consideran, n, a lo menos, menos, los siguientes elementosA
#. 1
De$ e$aanado o Bo Bobinado ado.
"os devanados o #o#inados, en conjunto con el n8cleo, son los encargados de reali(ar la transformación de los niveles de voltaje y corriente y la transferencia de potencia. 0ormalmente se construyen con co#re y en algunos casos con aluminio. &e identifican los devanados primarios y secundario y en casos especiales se identifica un devanado terciario. En sistemas trifásicos, ellos se pueden encontrar conectados en estrella o en cone+ión delta, y en transformadores para propósitos especiales, en configuración Nig?Nag. "os devanados o #o#inados tienen forma de solenoides alargados, dispuestos de forma concéntrica con la columna del n8cleo, pero tam#ién se pueden construir en #ase a discos de pequeOa altura.
=igura 0I 3?1 $onstrucción de un devanado *elicoidal.
"os conductores que constituyen el devanado están aislados entre s% y respecto de las partes metálicas restantes Cn8cleo, cu#aD, partes que se conectan a tierra. "os materiales aislantes más usados son los #arnices y papel encintado. El encintado puede estar formado por una o varias capas, esto seg8n la tensión de tra#ajo que se tenga que soportar respecto del conductor más pró+imo. "a aislación se impregna con un l%quido aislante, *a#itualmente aceite, de modo que el l%quido rellene todos los pequeOos poros de aire Calgunos *asta con *umedadD y con ello mejorar la rigide( dieléctrica del material.
=igura 0I 3?3 $onductores para devanados.
El uso de conductor transpuesto presenta las siguientes ventajasA ejor performance del transformador como consecuencia de la reducción de pérdidas por corrientes parásitas CEddy currentsD. ejora en el factor de espacio por menor espesor de la aislación individual.
ejora en la disipación de calor por menores espesores de aislación, manteniendo una temperatura uniforme en los #o#inados. ejores caracter%sticas mecánicas de los #o#inados. enor dimensión de #o#inados, reduciendo el tamaOo de la máquina y sus costos. &e usa preferentemente en devanados de , aunque es posi#le encontrarlos en devanados !. &eg8n su tipo de construcción, las #o#inas se pueden dividir en dos grandes gruposA las *elicoidales y las de discos o galletas.
"as de tipo *elicoidal se usan com8nmente en devanados de y las de disco se usan en devanados de !.
=igura 0I 3?5 a. o#inado *elicoidal para . =igura 0I 3?5 # o#inado de disco para !.
"a #o#inas *elicoidales se pueden encontrar tam#ién formando capas aisladas y dejando canales verticales para que fluya el aceite de refrigeración.
=igura 0I 3?9 o#inados *élice en capas y #o#inados en disco.
!unque los devanados principales de ! son del tipo disco, es com8n encontrar devanados au+iliares, conectados en serie a los anteriores, a partir de los cuales se e+traen las distintas tomas para los cam#iadores de taps. Estos devanados suelen ser del tipo *elicoidal y se denominan devanados de regulación. "os #o#inados tam#ién consideran espaciadores de cartón con el o#jetivo de separar discos o grupos de espiras y además para esta#lecer canales de refrigeración.
=igura 0I 3?: $anales de refrigeración.
#.1
N%cleo.
$umple con la función de permitir el esta#lecimiento de campos magnéticos de forma de esta#lecer la transferencia de potencia entre los distintos devanados. &e construyen a partir de un conjunto de láminas de *ierro al silicio. "a función del laminado, es disminuir al má+imo las corrientes de =oucault, disminuyendo las pérdidas y controlando los aumentos de temperatura. Estructuralmente e+isten dos tipos de n8cleosA el tipo columna y el tipo acora(ado.
=igura 0I 3?> 08cleo tipo columna.
=igura 0I 3?6 08cleo tipo acora(ado.
"as figuras 3?> y 3?6 muestran la disposición de n8cleo tipo columna o tipo core y n8cleo tipo acora(ado o tipo &*ell. Estructuralmente los n8cleos tipo columna son muc*o más altos que los tipo acora(ado, en tanto que estos 8ltimos son más anc*os. Estos elementos determinan fuertemente las dimensiones e+ternas del transformador. $omo se *a esta#lecido, el n8cleo se construye con láminas delgadas de acero al silicio de grano orientado, consiguiéndose una alta permea#ilidad magnética y minimi(ar las pérdidas por corrientes de =oucault. .
=igura 0I 3?; $orrientes de =oucault en laminados.
El espesor de las láminas es del orden de ),5 mm. "as uniones se *acen a 9:I y en pasos en step Q lap. $on esto se persigue disminuir las pérdidas en vac%o, atenuar los ruidos y minimi(ar el tamaOo del transformador.
=igura 0I 3?< $ortes a 9:I y en step?lap.
#.#
B&'in(.
&on los elementos que permiten esta#lecer la cone+ión entre los devanados con el sistema e+terior. 7ependiendo de los niveles de voltaje, el diseOo de los #us*ings var%a nota#lemente. Es as% que, para #ajo y medio voltaje, se encuentran #us*ings simples de lo(a, en tanto que para altos voltajes, so#re >< kV., los #us*ings se diseOan a partir de estructuras de lo(a con papel impregnado en aceite dieléctrico.
=igura 0I 3?1)a us*ing para
=igura 0I 3?1)# us*ing para !
Por el centro de ellos se u#ica el *ilo o conductor que comunica a los devanados con el circuito e+terior. $omo sistema de aislamiento se considera com8nmente el papel impregnado en aceite. En #us*ing de ! es posi#le encontrar instrumentos indicadores de nivel de aceite. En estos 8ltimos tipos de #us*ing, en su parte inferior, se u#ica una caja de terminales que permite el acceso al taps capacitivo de forma de *acer ensayos de rutina.
=igura 0I 3?11 7istintos tipos de #us*ings.
#.)
Tan*&e o C&ba Princi+al.
El tanque contiene al conjunto formado por los devanados y n8cleo, denominado com8nmente Rparte activaS. am#ién contiene al aceite dieléctrico, #us*ings, instrumentación y elementos accesorios. "a cu#a se construye de acero de espesores adecuados y se diseOa para soportar vac%o a#soluto. &e consideran planc*as y perfiles soldados a su estructura de modo de asegurar su resistencia mecánica. 7urante el proceso de fa#ricación, es importante monitorear las soldaduras y aca#ados de manera de evitar fugas de aceite durante la operación.
=igura 0I 3?13 anque o $u#a Principal.
El interior de los tanques o cu#a se pinta de color claro, de forma de poder distinguir la presencia de cualquier elemento e+traOo y contaminante que pudiera afectar la operación del transformador durante el servicio.
#.,
Acceorio.
!sociado al transformador, se encuentran diversos elementos que cumplen funciones de refrigeración, control y protección. n análisis más detallado de las caracter%sticas y función de estos dispositivos, se entrega más adelante en el cap%tulo >.
CAPITULO ) SISTEMA DE AISLAMIENTO
"a vida de un transformador está determinada por la vida de su aislamiento. ásicamente, el sistema de asilamiento de un transformador los constituyen dos aspectosA •
!islamiento sólido, papel
•
!islamiento l%quido, aceites minerales, siliconas y 8ltimamente aceites vegetales.
El o#jetivo de este cap%tulo es e+plicar los elementos que constituyen el aislamiento sólido CpapelD y el aislamiento l%quido Caceite mineralD. am#ién se anali(an los elementos que degradan las caracter%sticas de ellos y al mismo tiempo se entrega una descripción de los distintos ensayos a que son sometidos. El aislamiento sólido - es la capa de aislamiento que cu#re al conductor de los devanados. El material normalmente usado es el papel Traft.
=igura 0I 5?1 !islamiento &ólido.
El aislamiento l%quido, lo constituye el aceite dieléctrico que se o#tiene a partir de derivados del petróleo. $umple con funciones propias de aislamiento y
además es un eficiente medio de transferencia de calor, lo cual
le permite
participar en la refrigeración del equipo.
=igura 0I 5?3 !islamiento "%quido.
).1
Aila"iento Slido.
El aislamiento sólido - es la capa de aislamiento que cu#re al conductor de los devanados. El material normalmente usado es el papel Traft encintado.
).1.1 Etr&ct&ra Molec&lar. @u%micamente, su estructura se #asa en la celulosa, la que a su ve(, se compone de anillos de glucosa.
=igura 0I 5?3 !nillo de 'lucosa.
=igura 0I 5?5 olécula de $elulosa.
Estos anillos se unen entre s%, dando lugar a largas cadenas que conforman la molécula de celulosa. ! su ve(, estas cadenas tam#ién se unen formando fi#ras de celulosa. &u fórmula emp%rica es /C012O34n , con el valor m%nimo de n K 3)).
).1.# 5rado de Poli"eri6acin. al como se *a esta#lecido, la molécula de celulosa se forma a partir de la unión de anillos o unidades de glucosa. En condiciones normales, el n8mero de unidades de glucosa que están presente en una molécula de celulosa, var%a entre ;)) a 1>)) unidades, con un valor más pro#a#le de 13)). ! la cantidad de anillos que forman la celulosa se conoce con el nom#re de grado de polimeri(ación. no de los ensayos que se efect8a en la#oratorio al papel Traft, es la medición de su grado de polimeri(ación. $on ello se puede esta#lecer con muc*a e+actitud la vida residual del papel, y por tanto la vida del transformador.
$uando el grado de polimeri(ación cae por de#ajo de 3:) unidades, se dice que el papel *a llegado al término de la vida 8til.
).1.) Caracter7tica del Pa+el. El papel de#e poseer, a lo menos, las siguientes caracter%sticasA •
!lta rigide( dieléctrica.
•
!lto grado de fle+i#ilidad
•
'ran resistencia a la tracción mecánica
•
'ran esta#ilidad térmica
).1., 8actore *&e A!ectan la Caracter7tica del Pa+el. "a mayor%a de los e+pertos coinciden en que la vida de un transformador está determinada por la vida del papel. 7e aqu% que es necesario identificar aquellos factores que alteran las caracter%sticas de rigide( dieléctrica, fle+i#ilidad, resistencia a la tracción y esta#ilidad térmica. ! continuación se identifican cada uno de esos factores y los efectos que ellos ocasionan so#re el papel. a. Alta te"+erat&ra9 El papel tra#aja sin pro#lemas y en condiciones de esta#ilidad térmica a temperaturas inferiores a los 1)) $I. &o#re este valor se comien(an a romper los anillos de glucosa acortándose las cadenas. "o anterior significa una nota#le disminución del grado de polimeri(ación de las moléculas de celulosa. na #uena recomendación es evitar el funcionamiento de un transformador a temperaturas superiores a los <)$I. $uando el grado de polimeri(ación es de 3:) unidades o inferior, el papel pierde su fle+i#ilidad al cristali(arse, disminuyendo la resistencia mecánica a la tracción. En condiciones de operación, los devanados e+perimentan e+pansiones y contracciones con las corrientes de carga, con lo cual un papel en #uenas
condiciones de fle+i#ilidad de#iera seguirlas, a8n en condiciones de cortocircuitos e+ternos al transformador. n papel degradado, con #ajo n8mero de polimeri(ación, se rompe fácilmente produciendo fallas internas. "a ta#la siguiente nos muestra la e+pectativa de aOos de vida respecto de la temperatura de operación del papel de un transformador.
emperatura E+pectativa de vida del punto 8til más caliente 7%as !Oos en $I 1;) 9 1>) 3: 19) 3:) 13) 5 11) 6,: 1)) 33 ;: 1)3 6: 1:3
a#la 5?1 -nfluencia de la temperatura so#re la vida esperada del papel.
#. Contenido de A(&a9 @u%micamente el agua es un compuesto polar, es decir, está formado por moléculas de 3/ que tienen un momento dipolar distinto de cero, las que se orientan fácilmente en la dirección de un campo eléctrico. El contenido de agua en el papel afecta fuertemente su rigide( dieléctrica. Por otra parte el agua es el disolvente universal y es un catal%tico efica( en la degradación del papel. $on una elevada presencia de agua, aparece el riesgo de formación de #ur#ujas las cuales incrementan el efecto corona y la posterior aparición de descargas internas
=igura 0I 5?9 Part%culas Polares /rientadas seg8n $ampo Eléctrico E.
$on un porcentaje de agua superior al 5M se empie(an a li#erar fi#ras de papel al aceite. &in em#argo, es necesario que un porcentaje m%nimo de agua se encuentre presente en el orden de ).:M a 3M, con el fin de asegurar una #uena resistencia mecánica y fle+i#ilidad. c. Acide6 del Aceite Diel:ctrico9 En general, todos los compuestos polares contri#uyen a la degradación del papel, particularmente los compuestos ácidos del aceite. n aceite nuevo, posee un muy #ajo contenido de compuestos polares, sin em#argo, un aceite contaminado o que se encuentre en operación durante un largo tiempo, contiene una gran cantidad de compuestos ácidos que terminan formando lodos, los cuales precipitan so#re los devanados e intersticios del n8cleo. Estos depósitos logran conseguir altos espesores, afectando la transferencia de calor y aumentando nota#lemente la temperatura del transformador, a8n en condiciones de #aja carga. Por otro lado, el grado de acide( de un aceite, medido en su n8mero de neutrali(ación o acide(, afecta nota#lemente la resistencia a la tracción del papel. ! continuación, la ta#la siguiente, nos muestra la relación e+istente entre el n8mero de acide( del aceite dieléctrico y la disminución de la resistencia a la tracción del papel. 08mero 7e 4esistencia a 0eutrali(ación la racción C mg T/ B g D P&),)1 16 + 1)5
),1 ),3 ),5 ),9
11 + 1)5 <+ 1)5 ;+ 1)5 6+ 1)5
a#la 5?3 !cide( ó 08mero de 0eutrali(ación del aceite vBs 4esistencia a la tracción del papel.
).#
Aila"iento L7*&ido. "a mayor%a de los transformadores usan como aislante l%quido al aceite
mineral derivado del petróleo. Este elemento cumple con las funciones de aislamiento eléctrico y refrigerante. El aceite aislante es una me(cla adecuada de *idrocar#uros isoparaf%nicos, nafténicos y aromáticos, cuyas moléculas contienen entre 1> a 33 átomos de car#ono. $ada uno de estos componentes presentes en la me(cla, aporta sus caracter%sticas correspondientes, *aciendo que el producto final sea un aceite que cumpla con las funciones de aislante, refrigerante y protector de las partes metálicas internas del transformador.
).#.1 Etr&ct&ra Molec&lare. a. idrocarb&ro Io+ara!7nico9 &on compuestos de la familia de los alcanos con fórmula general $n3nU3 y formados por cadenas a#iertas, como las parafinas normales, pero con ramificaciones laterales en su estructura. En los aceites dieléctricos, estos compuestos se encuentran en una proporción del 5:M al 9)M. ienen #uenas caracter%sticas a la convección permitiendo la refrigeración y son resistentes a la o+idación.
=igura 0I 5?9 4epresentaciones para el *idrocar#uro isoparafinico.
#. idrocarb&ro Na!t:nicoA &on compuestos de la familia de los alcanos con fórmula general $ nn. En su estructura, poseen grupos anulares con alrededor de > átomos de car#ono. !demás, poseen caracter%sticas similares a los isoparaf%nicos, pero más esta#les a la o+idación y con menor tendencia a la formación de gases y car#ones ante descargas eléctricas. Hstos se encuentran presentes en el aceite aislante en una proporción entre el :)M a >) M. ! continuación, se puede o#servar la estructura molecularA
=igura 0I 5?: 4epresentación para el *idrocar#uro 0aftenico.
c. idrocarb&ro Aro";tico9 &on compuestos formados por estructuras anulares. Estos compuestos presentan #aja resistencia a la o+idación, pero con la ventaja que al reaccionar con el o+%geno forman compuestos esta#les, impidiendo reacciones de o+idación su#siguiente, comportándose como -n*i#idores naturales frente al proceso de acidificación. $uando éstos se agotan, se produce el proceso de acidi!icacin acelerado del aceite. "os idrocar#uros !romáticos, se encuentran en una proporción de 9M a ;M del total del volumen de aceite.
=igura 0I 5?> 4epresentación para el *idrocar#uro !romático.
).#.# De(radacin Del Aceite Diel:ctrico. n aceite en óptimas condiciones, de#e asegurar que las propiedades del papel aislante no se vean afectadas o que el papel no se degrade. &in em#argo, durante el funcionamiento de un transformador, e+isten varios aspectos que contri#uyen a la degradación o particularmente a la o+idación del aceite. "a o+idación del aceite, conduce
al esta#lecimiento de part%culas polares y la
formación de lodos. 7urante el funcionamiento de un transformador, el aceite puede degradarse u o+idarse de#ido a los siguientes agentes catali(adoresA -
$ontacto con la celulosa, #arnices, lacas, pinturas.
-
E+posición a la *umedad o agua.
-
E+posición a altas temperaturas.
-
E+posición a campos eléctricos. "os agentes mencionados se comportan como catali(adores, contri#uyendo
al desarrollo de reacciones qu%micas en cadena, formando en una primera etapa distintos productos intermedios de o+idación, siendo los alco*oles y los alde*%dos las primeras sustancias polares que aparecen. ! su ve(, estos reaccionan entre si, en forma lateral, formando cetona. "a cetona se o+ida formando ;cido. Estos ácidos reaccionan con los alco*oles formando :tere. Estos ésteres se activan con el o+%geno, formando
:tere acti$ado los que al reaccionar con los ácidos se forman +oli :tere lodo. 7escripción del proceso de o+idación y la formación de lodos A
n alde*%do reacciona con alco*ol C reacción lateral D formando cetonasA
"a cetona se o+ida formando dos moléculas ácidas de menor n8mero de car#onesA
).#.) Ena
&7"ico Del Aceite Diel:ctrico. $on el o#jetivo de conocer el estado del aceite y de alguna manera el estado de un transformador, se *a esta#lecido un conjunto de ensayos que se de#e reali(ar periódicamente y que reci#en el nom#re de Ensayos =%sico @u%mico. Estos se descri#en a continuaciónA a. Ri(ide6 Diel:ctrica9 ide el voltaje al cual se rompe el dieléctrico. Es una #uena indicación de la cantidad de contaminantes C agua y part%culas de o+idación D presentes en el aceite. "os la#oratorios usan los métodos !& 0I 7?;66 ó 7?1;1>. Para transformadores de 3;6,: kV y superiores, el voltaje m%nimo de rompimiento es 5) kV. En tanto que, para transformadores inferiores a 3;6,: kV, el voltaje m%nimo de rompimiento es de 3: kV. &i la rigide( dieléctrica se encuentra #ajo estos valores, el aceite de#er%a tratarse. El tipo de tratamiento que se de#erá aplicar, dependerá del tipo de
contaminantes presentes. &i e+iste presencia de agua, el aceite de#erá secarse. &i el aceite presenta alto niveles de acide(, el aceite de#erá tratarse con tierra fuller. Por ning8n motivo se de#e tomar una decisión #asándose en un 8nico resultado o#tenido a partir de un 8nico ensayo. &e de#en considerar los resultados anteriores como
forma de esta#lecer tendencias y se de#en
anali(ar los resultados de otros ensayos. "a prue#a de rigide( dieléctrica no es e+tremadamente valiosa por s% sola. "a *umedad en com#inación con el o+%geno y el calor, destruyen al papel aislante, antes que la rigide( dieléctrica manifieste valores anormales. #. Tenin Inter!aial /TI849 Previo a e+plicar este concepto, se anali(ará en primer término, el concepto de tensión superficial.
=igura 0I 5?6 -nterfase "%quido !ceite.
$onsidérese un l%quido en contacto con el aire. "a figura 5?6 nos muestra la interface entre un l%quido, que podr%a ser el aceite dieléctrico, y el aire. En el interior del l%quido e+isten fuer(as de co*esión o atracción entre las moléculas, esta#leciéndose una situación de equili#rio energético. &in em#argo, esta situación cam#ia en las moléculas que se encuentran en la superficie y que están en contacto con el aire, apareciendo un des?#alance energético. &e o#serva que las moléculas de la superficie tienen una mayor fuer(a de atracción entre ellas, respecto de las fuer(as de atracción con las moléculas internas, evitando que las moléculas internas escapen al aire. na medida de este fenómeno es la tensión superficial.
Para la medición de la tensión superficial, se cuenta con una #alan(a de precisión, llamada alan(a de !nillo, compuesta por un anillo de platino e iridio de estructura normali(ada.
=igura 0I 5?; alan(a de !nillo.
C1D escala en m0Bm, C3D rueda con puntero, C5D tornillos para nivelar la mesa, C9D nivel de #ur#uja, C:D tornillo micro métrico, C>D soporte de la muestra, C6D indicador de equili#rio, C;D rueda para el ajuste a cero, C
"avar el anillo metálico con agua, evitando su contacto con cualquier superficie sólida. Esta operación se de#e *acer con sumo cuidado para evitar cualquier deformación del anillo.
5. $ompro#ar mediante el nivel de #ur#ujas C9D que el aparato de medida esté perfectamente *ori(ontal. 7e lo contrario, ajustar mediante los tornillos C5D. 9. $olocar el anillo metálico en el soporte C
con sumo cuidado para evitar cualquier deformación del anillo. :. Poner el indicador C1D a cero mediante la rueda C3D, asegurándose de que el indicador de equili#rio se u#ique en la (ona #lanca. 7e no ser as%, se de#e modificar la tensión del *ilo, mediante el tornillo C;D. En este momento, el aparato está listo para reali(ar la medida. >. $olocar el recipiente con la muestra so#re el soporte C>D, regulando su posición mediante los tornillos C1)D y C13D. 6. Elevar el soporte de la muestra *asta que el aro se sumerja unos : mm. en el interior del l%quido. ;. 'irar lentamente el tornillo micrométrico C:D *acia la i(quierda, de forma que la mesa descienda, *asta que el soporte del anillo C
n aceite muy limpio, presenta una l%nea muy distintiva en la parte superior del agua. "a tensión interfasial anda del orden de 9) a :) dinas por cent%metros. $uando el aceite envejece, se contamina, apareciendo productos de o+idación. Estas part%culas de o+idación se e+tienden a través de toda la l%nea de interfase entre el agua y el aceite, produciendo la disminución de la tensión interfasial. "a magnitud de la tensión interfasial de un l%quido puede denominarse tam#ién R 08mero de ensión -nterfasialS C -= D. &e recomienda tratar al aceite cuando el -= cae por de#ajo de 3: dinas por cent%metro. En este nivel, el aceite se encuentra muy contaminado y de#e tratarse para prevenir la aparición de lodos, los que se inician alrededor de las 33 dinas por cent%metro. !l igual que en el caso de la rigide( dieléctrica, cualquier decisión no de#erá #asarse en un 8nico valor de ensayo y en un tipo de ensayo, sino que de#en tomarse en cuenta las tendencias y los valores de otros tipos de ensayos.
=igura 0I 5?< ensión -nterfasial.
c. N%"ero De Acide6 Ne&trali6acin9 El n8mero de acide(, es la cantidad de *idró+ido de potasio CT/D, en miligramos, necesaria para neutrali(ar la acide( de 1 gramo de aceite dieléctrico. n alto n8mero de acide( indica que el aceite está más ácido. En la medida que el transformador envejece, tanto el papel como el aceite producen ácidos. "os ácidos atacan a los metales y producen más ácidos. "os ácidos tam#ién atacan a la celulosa produciendo la degradación del papel. &e *a encontrado que los lodos se inician cuando el n8mero de acide( alcan(a el
valor de ),9 mg T/Bgm. &e recomienda que el aceite sea tratado cuando el n8mero de acide( alcance un valor de ),3 mg T/Bgm. $uando el n8mero de acide( es alto yBó la tensión interfasial es #aja, el aceite de#erá tratarse con tierras =ullers. El costo del tratamiento dependerá del volumen y nivel de degradación del aceite. Es posi#le que en una situación dada, el costo del tratamiento sea superior al reempla(o del aceite por otro nuevo. E+iste una relación #ien definida entre el n8mero de acide(, el n8mero de tensión interfasial y los aOos de servicio, ver figura 5?1). !l igual que en el caso de la rigide( dieléctrica, cualquier decisión no de#erá #asarse en un 8nico valor de ensayo y en un tipo de ensayo, sino que de#en tomarse en cuenta las tendencias y los valores de otros tipos de ensayos.
=igura 0I 5?1) ensión -nterfasial, n8mero de !cide( VB& aOos de servicio.
d. 8actor de Potencia /!.+.49 En el circuito de la figura 5?11, la tensión alterna V, aplicada a un condensador de capacidad $, *ace circular la corriente -. En estas condiciones, se o#servan corrientes de fuga a través del material dieléctrico del condensador. Estas corrientes de fuga desarrollan calor, traduciéndose en la solicitud de una potencia efica( P a la fuente alterna.
=ig. 0I5?11 CaD
=ig. 0I5?11C#D circuito equivalente
=igura 0I 5?11 =actor de Potencia 7el !ceite 7ieléctrico.
"a potencia aparente requerida a la fuente valeA
& K
V
-
CV!D
7ondeA V K =asor Voltaje efica(, en Volts. - K $onjugado del fasor corriente efica(, en amperes. & K ódulo de Potencia aparente en V!.
El factor de potencia estará dado porA f.p. K PB& El factor de potencia depende de la magnitud de las corrientes de fuga e+istentes en el material dieléctrico. En el caso particular de los aceites dieléctricos, estas corrientes de fuga son m%nimas para aceites nuevos y sin contaminar.
En la medida en que los aceites envejecen, estos se degradan en forma natural. am#ién se degradan en presencia de productos de o+idación y agua. $ualquiera sea la forma en que se llega a la degradación, este estado significa la presencia de part%culas polares en el interior del aceite. Estas part%culas, en el condensador de la figura 5?11, se orientan fácilmente seg8n la dirección de los campos eléctricos, aumentando nota#lemente las corrientes de fuga y por tanto el factor de potencia. En definitiva, un alto factor de potencia, es un indicativo de presencia de productos de o+idación, acide(, lodos o de un alto contenido de agua en el aceite. "a 7o#le Engineering $ompany, prestigiada compaO%a de los Estados nidos y especialista en análisis de aislamiento de equipos eléctricos, seOala como l%mite un valor de ),:M a 3: I$ para un aceite en servicio. &i el factor de potencia se encuentra entre ),:M y 1M de#erá *acerse una investigación. &i el factor de potencia es mayor a 1M a 3: I$, el aceite podr%a causar una falla catastrófica, por lo que de#e ser tratado o reempla(ado. Para la medición del factor de potencia de los aislamientos, la 7o#le *a diseOado el dispositivo R *e 7o#le ype 3 1) kV. Porta#le -nsulation est &et R. Para instruir respecto de la operación de este equipo, la 7o#le *a pu#licado el manual R !n /perating anual =or esting Electrical PoWer !pparatus -nsulation y 7o#le 7ielectric Q "oss !nd PoWer Q =actos et*od R editado en el aOo 1<<:. "a medición del factor de potencia de un aceite dieléctrico se reali(a con una vasija cuyo interior contiene dos electrodos. En esta vasija se introduce la muestra de aceite a anali(ar y se aplica, entre los electrodos, un voltaje progresivo *asta 1) kV. En el aparato 3 se lee la potencia de pérdida en mLatts y la corriente total que fluye a través de la muestra. $on esta corriente y el voltaje aplicado se o#tiene el módulo de la potencia aparente &. En estas condiciones se puede calcular el factor de potencia al *acer el cociente entre la potencia de pérdidas le%da y la potencia aparente calculada. ayores detalles se pueden o#tener en el citado manual. El tipo de tratamiento dependerá del tipo de contaminación presente. &i se tiene un alto contenido de agua, el aceite de#erá secarse. &i la contaminación
se de#e a la presencia de ácidos yBó lodos, el aceite de#erá tratarse con tierras =ullers. !l igual que en los casos anteriores, cualquier decisión no de#erá #asarse en un 8nico valor de ensayo y en un 8nico tipo de ensayo, sino que de#en tomarse en cuenta las tendencias y los valores de otros tipos de ensayos. e. Contenido de &"edad En El Aceite9 no de los agentes más daOinos y causante de la mayor%a de las fallas en los transformadores, es la *umedad o agua contenida en el aceite. El papel aislante tiene gran afinidad con el agua, de modo que en un caso dado, al conocerse el contenido de agua disuelta en el aceite, en ppm, se puede suponer que la cantidad de agua contenida en el papel es muc*as veces mayor C trescientas o más veces D. El agua contenida en el aceite produce la o+idación y reducción de la rigide( dieléctrica de éste y al mismo tiempo, el agua contenida en el papel, produce la li#eración de fi#ras de celulosa degradándolo. 7ada las importantes implicancias que genera la presencia de agua, tanto en el papel como en el aceite, nos referiremos a este tema en detalle en el $ap%tulo > RPro#lemas de umedadS. f. An;lii de 8&rano9 "os =uranos son una familia de compuestos orgánicos que se forman a partir de la degradación del papel y corresponden a los anillos de glucosa que se rompen y se insertan en el aceite. "a presencia de furanos en el aceite, tiene su origen 8nica y e+clusivamente en la degradación del papel, de forma tal que una medida de ellos nos da una idea de la vida residual del papel aislante y por tanto de la vida residual del transformador. !quellas muestras de aceite que presentan más de 3:) partes por #illón de furanos, seOalan que se está iniciando la degradación definitiva del papel. Este ensayo se reali(a cuando se desea conocer la vida 8til residual del transformador, pero es menos precisa que la prue#a de papel discutida en el $ap%tulo 5, punto 5.1.3. g. Re&"en de ena
a#la 5?9 Ensayos =%sico? @u%micos para transformadores en servicio y l%mites dado por la 7o#le Engineering $ompany. $lase 7e Voltaje
4igide( 7ieléctrica 0orma !& 7 ;66, kV, m%nimo. 4igide( 7ieléctrica 0orma !& 7 1;1>, kV, m%nimo. =actor de Potencia a 3:Z $, 7 <39, má+. $ontenido de *umedad, 7 1:55, ppm, má+. ensión -nterfasial, 7 <61, dinasBcm, m%nimo. 08mero de !cide(, 7 <69, mg T/Bgm, má+. $olor
Y3;; kV
>< kV 3>
>
3)
3)
3:
).:
).:
).:
1
3
5:
3
3:
3
3)
3:
3:
3:
).3
).1:
).1:
$laro y #rillante
$laro y #rillante
$laro
"a prue#a de norma 7;66 no es tan sensi#le al agua disuelta como la norma 7 1;1> y no de#er%a usarse en aceites de transformadores de e+tra alto voltaje. "a prue#a de rigide( dieléctrica no reempla(a a la prue#a de contenido de *umedad. 3 El valor a#soluto de agua contenida en el aceite CppmD no siempre garanti(a condiciones en aparatos eléctricos. El porcentaje por peso seco de#er%a determinarse seg8n curvas entregadas en cap%tulo > RPro#lemas de umedadS. 1
CAPITULO ,
TIPOS DE TRANS8ORMADORES 7e acuerdo a los propósitos de uso, los fa#ricantes *an diseOado distintos tipos de transformadores. El o#jetivo de este cap%tulo, es entregar una descripción de los distintos tipos de diseOo de transformadores que se encuentran en el mercado. $ualquiera sea el diseOo o forma de construcción de un transformador, de#erá tenerse presente en todo momento, evitar la e+posición del aceite con el agua y los agentes o+idantes, es decir se de#e evitar el contacto con la *umedad CaguaD y la atmósfera Co+%genoD. eniendo en cuenta este aspecto, podemos encontrar distintos diseOos de transformadores, los que se descri#en a continuación.
,.1
Tran!or"adore Con Coner$ador < Libre Re+iracin. Estos tipos de transformadores son de antigua construcción. Poseen un
tanque conservador cuya función es permitir la contracción y e+pansión del aceite con los cam#ios de temperatura. "as contracciones y e+pansiones de aceite, producen la introducción y e+pulsión de aire atmosférico, esta#leciéndose la Rli#re respiraciónS. "as pequeOas dimensiones del conservador, en comparación con las del tanque principal, *acen que la cantidad o superficie de aceite que se e+pone al aire sea m%nima. E+iste un secador de aire en #ase a silica?gel, cuya función es eliminar la introducción de *umedad Cagua D al interior del transformador. &i #ien se evita la introducción de *umedad, no se evita que el aceite entre en contacto con el aire, con lo cual se produce el proceso de o+idación.
=igura 9?1 ransformador con conservador y respiración li#re.
"os transformadores de este tipo que a8n se encuentren en servicio, requieren ser refaccionados a fin de asegurar su vida, instalando un 7iafragma o Pulmón, evitando as%, el contacto con el aire.
,.#
Tran!or"adore Con Coner$ador < Dia!ra("a. Estos tipos de transformadores son similares a los anteriores, pero corrigen
el pro#lema del contacto del aceite con el aire, al incluirse una #olsa de acrilo nitrilo. $on los cam#ios de temperatura, el aceite se contrae y se e+pande, contrayéndose y e+pandiéndose la #olsa o diafragma de acrilo nitrilo.
=igura 9?3 ransformador con 7iafragma.
El acr%lo nitrilo es una goma que tra#aja muy #ien con las temperaturas de operación del transformador y no contamina al aceite. En general, todas las
empaquetaduras o juntas de#en construirse con este material. na alternativa para la construcción de empaquetaduras, es el corc*o. &o#re el diafragma se dispone un indicador de nivel, del tipo flotador de corc*o, quien entrega información respecto del nivel de aceite. &i #ien el aceite no entra en contacto con la atmósfera, se considera un secador de aire que impide la intromisión de *umedad a la parte superior del conservador. El diafragma tiene en su parte superior, una tapa la cual, durante el proceso de llenado con aceite, de#e permanecer a#ierta y se de#e tapar una ve( alcan(ado el nivel adecuado de aceite, asegurándose que no queden #ur#ujas de aire en el interior.
,.)
Tran!or"adore Con Coner$ador < P&l"n. =uncionalmente estos tipos de transformadores, son similares a los que
usan diafragma, salvo que el interior del pulmón, tam#ién de goma de acrilo, contiene aire. El pulmón se e+pande y se contrae con las variaciones de temperatura del aceite. am#ién consideran un secador de aire para evitar la intromisión de *umedad. En este caso el indicador de nivel de aceite se dispone en la parte inferior del pulmón. El uso de este tipo de diseOo y de los que tienen diafragma, son los com8nmente usados en transformadores de gran potencia. Es as% que, los encontramos
en
grandes
unidades
de
centrales
generadoras,
transformadores elevadores y en grandes su#estaciones .
=igura 9?5 ransformador con $onservador y pulmón.
,.,
Tran!or"adore Con Prein De Nitr(eno.
como
am#ién conocidos como transformadores sellados. El tanque se llena con aceite *asta un nivel que so#repasa a la parte activa, ver manual del fa#ricante, y el espacio restante se presuri(a con gas de nitrógeno. El gas de nitrógeno, por ser un gas no#le, no reacciona con el aceite y permite despla(ar la *umedad. "a presión de gas de#er%a estar entre 3 a 5 psi., sin em#argo, en cada caso se de#e consultar el manual del fa#ricante. 0os encontramos con este tipo, en transformadores de poca potencia, no más de 5) V!, y 11) kV .
=igura 9?9 ransformador Presuri(ado $on 0itrógeno.
CAPITULO 3 ACCESORIOS Para la correcta operación de un transformador, se requiere el concurso de un conjunto de elementos que realice funciones de refrigeración, monitoreo y protección. En el presente cap%tulo, se *ace una descripción del funcionamiento y caracter%sticas constructivas de cada uno de ellos.
3.1
Site"a De Re!ri(eracin. 7urante la operación de un transformador se disipa energ%a en forma de
calor. Esta proviene del n8cleo y tam#ién de los devanados. &i esta energ%a no se retira, se producirá un aumento de temperatura que podr%a degradar tanto al aceite como al papel. &i no se toman medidas al respecto, se podr%a enfrentar una falla catastrófica o una disminución nota#le de la vida 8til del equipo. El monto de energ%a disipada por los devanados depende de la carga. &i esta#lecemos un valor de temperatura l%mite que no afecte al papel y al aceite, estaremos esta#leciendo un valor de carga determinado. !*ora, si queremos aumentar la carga sin superar el l%mite de temperatura esta#lecido, nos vemos en la o#ligación de retirar, usando alg8n medio de refrigeración, la energ%a disipada. "a norma IEEE [email protected]#.22- eccin 3.1 /#4 *ace una clasificación de los sistemas de refrigeración en transformadores, asociando las capacidades de operación correspondientes. ! continuación se entrega una e+plicación respecto de cada claseA
3.1.1 Clae OA9 In"ero en Aceite- a&to re!ri(erado. "os devanados y el n8cleo del transformador se encuentran inmersos en alg8n tipo de aceite y se auto refrigeran con la sola circulación natural de aire que se encuentra en el e+terior del tanque. Pueden encontrarse radiadores como elementos de enfriamiento.
=igura :?1 ransformador $on $lase /!.
3.1.# Clae OA8A9 In"ero en li*&ido- a&to re!ri(erado $entilacin +or aire !or6ado. "os ventiladores se montan usualmente so#re radiadores. ! estos transformadores se les asignan dos capacidadesA una capacidad má+ima que se puede transferir al estar los ventiladores fuera de servicio C/!D y otra mayor con los ventiladores operando C=!D. Para pasar de una capacidad inferior a la otra superior, los ventiladores podr%an conectarse de modo de iniciar su funcionamiento a una temperatura pre esta#lecida.
=igura :?3 ransformador $on $lase /!B=!.
3.1.) Clae OA8A8A9 In"ero en l7*&ido- a&to re!ri(erado $entilacin +or aire !or6ado $entilacin +or aire !or6ado. &on idénticos a los de clase /!B=!, pero con un grupo de ventiladores adicionales. E+isten tres capacidades de carga correspondientes a cada incremento en la refrigeración. "os dos grupos de ventiladores, entrarán en operación con distintos niveles de temperatura. 0o tienen #om#as de aceite incluidas. El flujo de aceite que pasa por los devanados se logra por convección natural.
3.1., In"ero en L7*&ido- Re!ri(erado +or aire aceite !or6ado. En este grupo e+isten dos clasesA -
Clae OA8A8OAA -nmersos en l%quido, auto refrigeradosB aire for(adoB aceite y aire for(ado. Estos transformadores tienen radiadores incorporados al tanque. Pueden auto refrigerarse por convección natural C/!D, por aire for(ado por ventiladores C=!D y por aceite y aire for(ado con más ventiladores C=/!D. ! éstos, se le asignan tres capacidades cada una correspondiente a cada etapa
de refrigeración. "os ventiladores y las #om#as se conectan de modo de partir en forma automática cuando se alcan(a un nivel de temperatura.
Clae OA8OA8OA9 -nmersos en l%quidos, auto refrigerados Caceite for(ado, aire for(adoD Hstos presentan tres capacidadesA na capacidad #aja, que se puede lograr con la sola refrigeración natural. na segunda capacidad, que se logra con una parte de las #om#as de aceite y una parte de los ventiladores y una tercera capacidad, que se puede desarrollar con las #om#as de aceite y ventiladores restantes.
3.1.3 In"ero en Li*&ido- Re!ri(eracin +or A(&a. Esta categor%a tiene dos clasesA -
Clae OA "os devanados y el n8cleo están inmersos en aceite. E+iste un intercam#iador de calor aceiteBagua u#icado en el e+terior del tanque. El agua de refrigeración, es #om#eada al intercam#iador y el aceite circula por convección natural. El calor adquirido por el aceite, al pasar por los devanados, *ace que éste su#a a la parte superior del tanque y a través de ductos, llega al intercam#iador, refrigerándose y cayendo a la parte inferior del tanque.
-
Clae OAA "os devanados y el n8cleo están inmersos en el aceite. Estos tienen dos capacidades. "a primera capacidad C!D se o#tiene con auto refrigeración por aire natural y la segunda de la misma forma que la clase anterior C/LD.
3.1.0 In"ero en L7*&ido- L7*&ido !or6ado. Esta categor%a tiene dos clasesA -
Clae 8OAA -nmersos en l%quido, l%quido for(ado con aire for(ado. Estos transformadores, operan con sólo una capacidad y
son enfriados por
#om#as de aceite y ventiladores que act8an simultáneamente.
-
Clae 8O9 -nmersos en l%quido, l%quido for(ado con agua de refrigeraciónA Estos son refrigerados por un intercam#iador de calor aceiteBagua. anto el aceite como el agua, son #om#eados al intercam#iador.
3.#
Indicadore De Te"+erat&ra De Aceite. Ga se *a esta#lecido que la operación de un aceite a alta temperatura
produce su degradación. "a alta temperatura es un catali(ador C e+citador y aceleradorD del proceso de o+idación de un aceite dieléctrico, de aqu% la gran importancia de tener información de la temperatura de tra#ajo del aceite. Por lo general, el aceite que se encuentra en la parte superior del tanque, tiene la más alta temperatura, de a*% que los fa#ricantes u#ican los detectores de temperatura en esta (ona. "a figura :?5 nos muestra un indicador de temperatura de aceite. El elemento detector se u#ica en la parte superior de la cu#a o tanque. Hste, se aloja en un cilindro metálico llamado ter"oell- el cual está en contacto directo con el aceite. El detector, que tam#ién es un cilindro o #ul#o detector, contiene en su interior un l%quido que se e+pande y se contrae con los cam#ios de temperatura, usándose com8nmente alco*ol. El detector se comunica con el dispositivo indicador, a través de un cordón protegido, denominado ca+ilar.
=igura :?5 -ndicador de emperatura de aceite. !l ocurrir un aumento en la temperatura del aceite, el l%quido Calco*olD se e+pande y ejerce presión so#re un espiral u#icado en el interior del indicador. "a acción de la presión del l%quido en el espiral tiene como resultado un giro de la aguja que seOala el aumento de temperatura. Por el contrario, una disminución en la temperatura produce una contracción del l%quido y finalmente un giro en sentido contrario de la aguja, seOalando la ca%da de la temperatura del aceite. Es evidente que el am#iente en que se encuentra el l%quido, #ul#o, capilar y espiral, de#e estar siempre sellado. "a pérdida del sello, produce la pérdida del l%quido y la in*a#ilitación del dispositivo. Hste no admite reparación y de#e ser reempla(ado. 'eneralmente, estos dispositivos contienen a lo menos un par de contactos eléctricos que permiten otorgar una alarma o proceder a un trip. $om8nmente los ajustes de alarma, por alta temperatura de aceite, están en los ;: I$.
3.)
Indicadore De Te"+erat&ra De De$anado. "a temperatura de los devanados es superior a la temperatura del aceite,
generalmente entre 1) a 1: I$. Para medir la temperatura, dados los niveles de voltaje y tecnolog%a, es imposi#le contar en términos prácticos y económicos, con un detector alojado directamente so#re los devanados. Por otra parte, la temperatura no es uniforme en toda la e+tensión de los devanados. "a parte inferior tiene menos temperatura que la parte superior.
!demás, dependiendo del diseOo del transformador, se u#ican puntos que tienen mayor temperatura, los que con mayor pro#a#ilidad, están en la parte superior del devanado. 7e todos estos puntos, se identifica aquel que tendrá siempre la mayor temperatura de todos. Este punto normalmente se denomina R El
+&nto "; caliente o ot Pot. 7esde un punto de vista de monitoreo, se requiere tener información acerca de la temperatura del punto más caliente. Para la medición de la temperatura del punto más caliente se usa un esquema denominado I"a(en T:r"ica.
=igura :?9 -ndicador de emperatura 7e 7evanados ó de -magen térmica.
El dispositivo es similar al de temperatura de aceite, pero para considerar la mayor temperatura del devanado, se cuenta con un calefactor que se alimenta con una muestra de la corriente de carga, reproduciendo as%, la temperatura del devanado.
"os fa#ricantes, teniendo en cuenta el punto más caliente y el monto de la temperatura para una condición de plena carga, ajustan una resistencia de cali#ración, de manera de poder contar con una #uena imagen de la temperatura del punto más caliente. "a muestra de corriente de carga se o#tiene a partir de un transformador de corriente que viene con el transformador de potencia, quien toma la muestra de corriente de la fase central. !demás, estos dispositivos podr%an contar con 47[s como forma de tener lectura remota. !l igual que los dispositivos de temperatura de aceite, estos dispositivos contienen a lo menos un par de contactos eléctricos que permiten otorgar un control de refrigeración y proceder a una alarma o descone+ión del equipo. $om8nmente los ajustes para el inicio de la partida de una etapa de refrigeración, se encuentra en los 6: I$ y un trip alrededor de los 1): I$. 7e todas maneras, se recomienda ver el manual del fa#ricante a o#jeto de determinar los distintos ajustes.
3.,
Indicadore De Ni$el De Aceite. Este dispositivo consta de dos partes. na dispuesta en el interior del
transformador y otra en la parte e+terior. "a parte interior se compone de un flotador, de un eje y de un imán interior que gira de acuerdo al nivel de aceite. Entre la parte interior y la parte e+terior e+iste una separación constituida por un sello no magnético. "a parte e+terior se conforma de un imán e+terior, cuyo movimiento de giro se de#e al seguimiento del imán interior, de un eje de giro, de una aguja indicadora y de una carátula. "a carátula tiene impreso en su parte central el valor de 3: I$. Esto significa que en condiciones normales y a una temperatura de 3: I$, la aguja de#e estar posicionada en la parte central.
=igura :?: -ndicador de 0ivel de !ceite.
"a lectura del nivel de#e *acerse en conjunto con la lectura de temperatura de aceite. &i la temperatura del aceite es superior a 3: I$, el nivel de#erá estar orientado a la (ona alta. &i la temperatura es inferior a 3: I$, el nivel estará, levemente, de#ajo de la indicación de la parte central. Estos dispositivos tam#ién cuentan con contactos eléctricos que otorgan alarma por #ajo nivel de aceite. "os #ajos niveles, se presentan cuando e+isten fugas o cuando la temperatura am#iente cae muc*o.
3.3
Rel: De Prein S%bita. Este es un dispositivo de protección. $uando ocurre una falla interna, por
ejemplo una descarga eléctrica, se generan gases produciéndose un cam#io #rusco de presión en la (ona en que se esta#lece el arco. Esta onda de aumento de presión, se mueve rápidamente *asta llegar a las paredes del tanque. El relé de presión s8#ita es sensi#le a esta onda y por tanto detecta la anormalidad. El relé de presión s8#ita, se u#ica en una de las paredes laterales de la cu#a. El cam#io #rusco de la presión del aceite, act8a so#re un fuelle principal, que en su interior posee un fluido de silicona. Este fluido act8a so#re dos fuelles de control. En la figura :?>, el fuelle de control superior tiene un pequeOo orificio de control que *ace que el cam#io de presión se transmita con gran retardo, respecto del fuelle inferior. "o anterior *ace que el dispositivo de #alance act8e so#re un sWitc* eléctrico, entregando una orden de trip. &i el aumento de presión interna en el interior del transformador es muy lento, no actuará el dispositivo de #alance, por lo que el relé sólo act8a para cam#ios #ruscos de presión. Estos tipos de relés se encuentran instalados en la mayor%a de transformadores del tipo sellados y sólo en algunos casos en transformadores con conservador. "a operación de este relé, indica que el transformador *a sufrido una falla interna, por lo que no se de#e proceder a reenergi(ar, sin antes reali(ar un c*equeo y aclaradas las causas de la operación de éste.
=igura :?> 4elé de presión s8#ita.
3.0
Rel: B&c''ol6. am#ién es un dispositivo de protección y se usa en todos los
transformadores con conservador. &u instalación se u#ica en el punto medio de una caOer%a que conecta al tanque principal con el conservador. $onstructivamente se compone como muestra la figura :?6 ásicamente cumple con tres funcionesA ? 7etector de gases. ? !larma por #ajo nivel. ? rip por falla interna. "a generación de gas en el interior de un transformador se de#e a m8ltiples causas, entre las que se cuentanA e+istencia de altas corrientes parásitas en el n8cleo, so#recalentamiento local en parte activa o cone+iones, descargas de alta energ%a y descargas parciales. Estos gases forman #ur#ujas que su#en a la parte superior del tanque y luego #uscan su#ir *asta el conservador. !l pasar por el relé #uc**ol(, las #ur#ujas son atrapadas en la cámara superior *aciendo que el flotador de esta cámara, descienda de nivel, cerrando los contactos de un sWitc* de mercurio, quien se encarga de entregar una alarma. Producto de alguna fuga o en situaciones de muy #aja temperatura, el nivel de aceite puede #ajar notoriamente, incluso pudiendo llegar a un nivel inferior al punto de u#icación del relé . En estas condiciones, am#as cámaras quedan vac%as y el sWitc* de la cámara superior, entrega una alarma. "a sola acumulación de gases, sólo produce la operación de alarma. !l cu#rirse toda la cámara superior con gas y al seguir generándose gases, el e+ceso se desv%a *acia el conservador, sin generarse un trip. !l ocurrir una falla interna, tal como una descarga de alta energ%a, se produce una onda de presión de aceite que se mueve en todas direcciones alcan(ando al relé #uc**ol(. "a onda de presión, act8a so#re la c*apaleta de la cámara inferior, for(ando al flotador de esta cámara, a #ajar. $on ésto, se cierra el segundo contacto de mercurio que origina un trip.
=igura :?6 4elé uc**ol(.
3.@
F;l$&la De Ali$io De Prein.
Estos dispositivos, son la 8ltima l%nea de defensa contra una presión interna e+cesiva. &e *a mencionado que una falla interna puede terminar en un aumento nota#le de la presión. Hsta es una válvula cargada con un resorte que la mantiene cerrada permanentemente y que se a#re solo cuando la presión interna es superior a la presión del resorte. na ve( li#erada la so#re presión, el resorte vuelve a cerrar la válvula. E+iste una varilla indicadora de color amarillo, que deja información acerca de la operación de la válvula. am#ién se acompaOan de un sWitc* que permite dejar una alarma.
=igura :?; Válvula !livio de Presión.
3.G
Rel: 8alla De P&l"n. Este tipo de relé se encuentra solamente en aquellos transformadores que
usan un pulmón en el tanque conservador. "a función es detectar las pinc*aduras que puede sufrir el pulmón.
!l pinc*arse el pulmón, se introducen #ur#ujas de aire el aceite que se elevan a la (ona del relé. ásicamente el relé, se compone de una cámara similar a la cámara superior de un relé #uc**ol(. "as #ur#ujas son atrapadas en esta cámara, accionado un sWitc* de mercurio otorgando alarma.
=igura :?< 4elé =alla Pulmón.
3.H
Ca"biadore de Ta+.
En muc*as aplicaciones es necesario variar la ra(ón de transformación de los transformadores. Para este fin se consideran los cam#iadores de ra(ón ó cam#iadores de taps. n esquema #ásico de un transformador monofásico con cam#iador de taps, se muestra en la figura siguienteA
=igura :?1) 7iagrama #ásico $am#iador de taps.
En este transformador, el n8mero de espiras del devanado secundario, 0 3, puede variar y su valor dependerá de la posición que adopte el cursor indicado. "as tomas se denominan taps. n cam#io de taps implica un cam#io en la ra(ón de transformación. $on los cam#iadores de taps se persigue variar la tensión en un rango de UB? 1)M o más y en pasos de 3,: M. En la figura se tiene un cam#iador de cinco taps. 7esde un punto de vista constructivo, se pueden encontrar dos tiposA aD $am#iador de tap manual y sin tensión. #D $am#iador de taps #ajo carga.
3.H.1 Ca"biador de ta+ "an&al in tenin. En cam#iadores manuales, el cam#io de tap se de#e *acer con el transformador desenergi(ado. En tanto que los cam#iadores #ajo carga, están diseOados para operar con el transformador energi(ado y con carga. "os cam#iadores de tap manuales se componen de un conjunto de contactos que son accionados por una manilla u#icada en el e+terior de la cu#a. El movimiento de la manilla se transmite a los contactos por medio de un conjunto de varillas *ec*as con un material aislante. En la manilla e+terior se encuentra un indicador que seOala la posición del taps.
=igura :?11 ransformador con cam#iador de taps manual sin tensión.
3.H.# Ca"biador de ta+ bao car(a. E+isten dos tipos de cam#iadores de taps #ajo carga. 7e instalación e+terior a la cu#a ó tipo moc*ila y cam#iadores de recipiente independiente u#icados al interior de la cu#a principal.
=igura :?13 $am#iador de taps tipo moc*ila.
=igura :?15 $am#iador de taps #ajo carga de diseOo interior.
=igura :?19 &ecuencia de conmutación de un cam#iador marca 4.
CAPITULO 0
PROBLEMAS DE UMEDAD
"a e+periencia *a demostrado que uno de los agentes más daOinos en la operación de un transformador, es la *umedad. $onsiderando lo anterior, es que se *a estructurado este cap%tulo, donde se descri#e la nefasta influencia que ejerce la *umedad en el interior de un transformador. "a
*umedad, especialmente
con la
presencia
de
e+tremadamente peligrosa para el aislamiento de un transformador.
o+%geno,
es
El agua tiene una alta afinidad con la celulosa o el papel. !l introducirse agua o *umedad al transformador, la mayor parte de ella se involucra con el papel y una parte muc*o menor, se mantiene en el aceite. "a medición del contenido de *umedad o agua en el papel se esta#lece al medir el porcentaje del peso del agua presente en una muestra respecto al peso total de la muestra en #ase seca. Este parámetro reci#e el nom#re de porcentaje de saturación de agua en el papel. %at &gua=( peso de agua en lamuestra de papel / pesototal del papel enbase seca ) 100
'eneralmente a este parámetro se asigna el s%m#olo B7L, 7onde K oisture C *umedad D, 7 K 7ry C seco D y L K Weig*t C peso D.
"a medición del contenido de agua presente en el aceite, puede esta#lecerse de la misma manera que en el caso del papel. am#ién puede medirse en ppm. $uando se alcan(an niveles de 3M de C B7L D en el papel, se de#er%a planificarse un secado del transformador. Para los efectos de secado, no #asta retirar la *umedad del aceite, sino que de#e secarse el aislamiento de papel usando vac%o o una com#inación vac%o con calentamiento. 0unca se de#e permitir la operación de un transformador cuando la *umedad alcan(a niveles de saturación so#re el 3,: M en el papel ó so#re un 5) M en el aceite, sin antes reali(ar un secado. "a e+periencia *a determinado que, cuando la *umedad se do#la, la vida del transformador
se reduce a la mitad, siendo uno de los o#jetivos más
importantes de un mantenimiento, el mantener fuera la *umedad y el o+%geno de un transformador. "a 7o#le Engineering $ompany, *a esta#lecido que para transformadores antiguos de *asta >< kV, el contenido de *umedad en el aceite no de#e ser superior a las 5: ppm. Para transformadores entre >< kV y 3;; kV no de#e ser superior a 3: ppm y para transformadores de voltajes superiores a los 3;; kV no de#er%an superarse las 3) ppm.
0.1
Ditrib&cin Del A(&a Entre El Aceite < El Pa+el. El papel tiene una afinidad con el agua muc*o mayor que la afinidad entre
el aceite y el agua. 7e aqu% que el agua se distri#uye de manera distinta entre ellos. n aspecto que contri#uye a acentuar a8n más esta desigualdad de distri#ución, es la temperatura. "a ta#la >?1 nos muestra por un lado, la gran atracción e+istente entre el agua y el papel y por otro lado, la importancia de registrar la temperatura del aceite al momento de e+traer una muestra con propósitos de medir el contenido de agua. a#la >?1 7istri#ución de agua en el papel y el aceite. emperatura CI$D 3)I 9)I >)I
0.#
!gua en el aceite 1 1 1
!gua en el papel 5.))) veces más que en el aceite 1.))) veces más que en el aceite 5)) veces más que en el aceite
Contenido de A(&a en el Aceite.
El agua puede e+istir en el interior del transformador de las siguientes manerasA -
!gua li#re en la parte #aja del tanque.
-
ielo en la parte #aja del tanque.
-
El agua puede estar disuelta en el aceite.
-
El agua puede estar en forma de emulsión !guaBaceite.
-
El agua puede estar en forma de *umedad si los transformadores tienen gas inerte C transformador con presión de nitrógeno D.
El agua li#re u#icada en la parte #aja del tanque, no afecta muc*o a la rigide( dieléctrica del aceite. &in em#argo, esta de#er ser retirada a la #revedad, por cuanto esta agua puede viajar al aislamiento de papel. 7ependiendo del lugar geográfico en que se u#ica el transformador, el agua podr%a encontrase en forma de *ielo durante el invierno cuando el equipo está fuera de servicio.
7ependiendo de la gravedad espec%fica del aceite, el *ielo podr%a estar flotando en el interior. 7e aqu% la necesidad de conocer la gravedad espec%fica de un aceite dieléctrico. El agua puede estar disuelta o distri#uida uniformemente en el aceite. "a cantidad má+i má+ima ma de agua agua que que podr podr%a %a esta estarr disu disuel elta ta en el acei aceite te,, aume aument nta a con con la temperatura, tal como muestra la figura >?1. Puesto que la capacidad del aceite de admitir agua disuelta aumenta con la temperatura, es posi#le secar el aislamiento de papel calentando el aceite. na ve( que el aceite se enfr%a, se forma una emulsión con el agua, es decir aparecen (onas con grandes concentraciones de agua, teniéndose una distri#ución irregular. Esta situación, produce una drástica reducción de la rigide( dieléctrica del aceite.
=igura >?1 $antidad má+ima de agua que podr%a estar disuelta en el aceite vBs temperatura. 'eneralmente, 'eneralmente, la cantidad de agua disuelta contenida contenida en el aceite se mide en ppm. Es posi#le tam#ién medir esta cantidad en términos del porcentaje de saturación de agua disuelta contenida, es decir, el monto de agua contenida respecto de la cantidad má+ima de agua que el aceite puede retener en forma disuelta. En la figura >?3 se puede ver que el monto de agua que puede disolverse depende de la temperatura.
Por Por ejem ejempl plo, o, si un ensa ensayo yo seOa seOala la que que la cant cantid idad ad de agua agua disu disuel elta ta contenida en el aceite es de 1)) ppm. a una temperatura de 9) Z$, el porcentaje de saturación del aceite será de ;)M. $uando un aislamiento de papel presenta un contenido de agua de 3,:M de B7L B7L o el aceit aceite e prese present nta a un 5)M 5)M de satu saturac ració ión, n, el tran transf sform ormado adorr de#er de#er%a %a someterse a un proceso de secado por vac%o. &e *a esta#lecido esta#lecido que, un má+imo de contenido de agua en el papel es de 3M de B7L. $uando el papel presenta valores del orden de 3,:M de B7L, el papel se degrada más rápidamente rápidamente produciendo produciendo a8n más agua. $uando el papel alcan(a valores de 9M de B7L, la situación se torna tan peligrosa que puede aparecer un arco, si la temperatura es de <) Z$.
=igura >?3 $urvas de porcentaje de saturación del aceite dieléctrico .
0.)) 0.
Cont Co nten enid ido o de de A(& A(&aa en en el el Pa+ Pa+el el..
=igura >?5 7istri#ución de agua en el papel . "a figura >?5 nos muestra la manera en que el agua se distri#uye en el aislamiento aislamiento de papel. $a#e $a#e *acer notar que la temperatura temperatura de la parte activa, no es uniforme y va en aumento en la medida en que nos acercamos a la parte superior del transformador. am#ién es notorio que el contenido de *umedad contenida el papel, var%a con la temperatura. 7e la figura se deduce, que la *umedad de la parte inferior es prácticamente el do#le que la que e+iste en la parte superior. "a mayor%a de los transformadores viejos que se encuentran en servicio, presentan fallas en la tercera parte inferior donde la *umedad es superior y donde e+is e+iste ten n los los mayore mayoress esfue esfuer(o r(oss eléc eléctr tric icos, os, es decir decir dond donde e las las dife difere renci ncias as de potencial entre devanados, son mayores. Es impre impresc scin indi di#l #le e cono conocer cer el conte conteni nido do de *ume *umedad dad en el pape papel.l. &in &in em#a em#argo rgo,, no es posi posi#l #le e medi medirr este este pará parámet metro ro direc directa tame ment nte, e, a menos menos que que tomemos una muestra de papel. E+iste un método indirecto para conocer el contenido de *umedad e+istente en el papel, conociendo el contenido de agua disuelta en el aceite. Este método se conoce con el nom#re de Rultiplicadores de yersS. &e toma una muestra de aceite de la parte inferior del transformador, con o#jeto de determinar el contenido de *umedad en ppm. del aceite. &e registra la
temperatura del aceite y a este valor se suma la cantidad de : Z$. $on la temperatura as% o#tenida, se ingresa a la curva de la figura >?9. $on esto, se determina el multiplicador de yers. El valor de contenido de *umedad del aceite en ppm, se multiplica con el multiplicador de yers o#teniéndose el porcentaje de B7L de la parte superior del aislamiento de papel. Es necesario mencionar que del total de agua presente en el interior de un transformador, en el orden de un << M se aloja en el papel y el resto en el aceite. &i los ensayos demuestran que el contenido de *umedad presente en el papel, supera el 3,:M de B7L o se supera el 5)M de saturación del aceite, el transformador de#e secarse a la #revedad
=igura >?9 ultiplicadores de yers vBs emperatura.
CAPITULO @
ACTIFIDADES DE MANTENIMIENTO PREFENTIFO 7urante la operación de un transformador, es necesario reali(ar periódicamente un conjunto de actividades tales comoA $*equeos, inspecciones, cali#raciones y actividades propias de mantenimiento. odo lo anterior, se reali(a con el o#jetivo de asegurar un correcto funcionamiento del equipo y preservar las caracter%sticas de cada uno de los componentes. ! continuación, se identificarán cada una de las partes y dispositivos que están sujetos a mantenimiento y se entregarán las acciones recomendadas a seguir.
@.1
Tan*&e < Radiadore.
@.1.1 Corroin EJcei$a. $*equear si e+iste corrosión e+cesiva tanto en el tanque principal como en los radiadores. "a e+cesiva corrosión termina produciendo fugas de aceite y permite la intromisión de *umedad y o+%geno. "a corrosiones severas de#en ser raspadas y pintadas con in*i#idor de o+idación.
@.1.# 8&(a De Aceite. "as fugas pueden presentarse en distintas partes, principalmente en las juntas ó en pinc*aduras en los radiadores. 7e#en inspeccionarse todas las juntas, tales como aquellas asociadas a las válvulas que unen a los radiadores con el tanque, las juntas de las #om#as de aceite, escotillas de inspección, válvula de alivio de presión, #us*ings, instrumentos y elementos de protección. En el caso de pinc*aduras de radiadores, en algunas situaciones éstas pueden soldarse sin necesidad de drenar el aceite, sin em#argo es necesario *acer un análisis de gases disueltos previo a la reparación, para evaluar el posi#le aumento de acetileno originado por la soldadura.
&i los radiadores se comunican con el tanque a través de válvulas, se de#e aislar el radiador afectado para proceder a su reparación. &i no se cuenta con válvulas de separación, todas las fugas originadas ya sea por fallas en juntas o pinc*aduras, de#erán repararse drenando el aceite del transformador.
@.1.) Blo*&eo o Ta+one. "os radiadores pueden taparse ya sea por un e+ceso de acumulación de lodos en las paredes interiores de los tu#os de los radiadores o por #asuras e+ternas. El #loqueo por #asuras e+ternas, se da en los intercam#iadores de calor aguaBaceite. "os #loqueos o tapones se pueden detectar mediante una inspección de termograf%a o al simple tacto con los tu#os de refrigeración. En aquellos casos de radiadores en #ase a intercam#iadores de calor aguaBaceite que posean válvulas de incomunicación con el tanque, éstos de#erán aislarse para ejecutar la limpie(a de #asura, sin necesidad de drenar el aceite. &in em#argo, si no e+isten válvulas de separación el aceite del tanque de#erá drenarse. &i la causa del #loqueo es el lodo, se de#erá drenar el aceite, limpiar los radiadores, tratar el aceite y limpiar la parte activa del transformador, puesto que los lodos estarán presentes en todo el transformador. "a limpie(a de#erá ejecutarse con un c*orro de aceite caliente de manera de lavar los devanados, n8cleo y todos los intersticios. "os lodos, aparte de provocar el #loqueo de los sistemas de refrigeración, cu#ren totalmente la parte activa del transformador, evitando la transmisión de calor desde los devanados y n8cleo *acia el aceite, provocando un aumento de temperatura de los devanados a8n con #ajas corrientes de carga. "os lodos por tratarse de sustancias ácidas, tam#ién degradan al papel disminuyendo la vida 8til del transformador.
@.1., F;l$&la.
"as válvulas de incomunicación de los radiadores con
el tanque, se
encuentran en la parte superior e inferior. Es parte importante de una inspección el verificar la completa apertura de ellas con el transformador en servicio. !lgunas válvulas deterioradas podr%an indicar estar completamente a#iertas, pero internamente se encuentran parcialmente cerradas, afectando la refrigeración. 7ependiendo de las temperaturas del transformador, de#erá programarse la reparación de ellas o limitar la carga.
@.1.3 De+ito De Minerale En Tan*&e < Radiadore. En algunos casos de emergencia, se recurre a rociar con agua tanto el tanque como los radiadores con el o#jetivo de mejorar la refrigeración. "os minerales contenidos en el agua, se depositan en las superficies y son imposi#les de retirar una ve( evaporada el agua. Estos minerales afectan nota#lemente la refrigeración cuando este método de control de temperatura se *ace una práctica. En estas situaciones se recomienda agregar más ventiladores o radiadores.
@.#
Site"a de Re!ri(eracin. $on el o#jetivo de controlar la temperatura y asegurar la capacidad de
potencia esta#lecida por las normas en un transformador CEjemplo =/!D, se consideran #om#as y ventiladores.
@.#.1 Fentiladore. El funcionamiento de los ventiladores, de#e ser parte de una rutina de inspección periódica del personal de operaciones. En un d%a caluroso y en condiciones de plena carga, todos los ventiladores de#er%an estar funcionado. &i un ventilador se encuentra detenido y los demás funcionando, éste de#er%a reempla(arse o ser reparado a la #revedad. 7urante las inspecciones y sólo para efectos de prue#a, de#er%a modificarse el ajuste del indicador de temperatura de devanados de modo de verificar la partida de todos los ventiladores y el circuito de control que los maneja. Por ruidos inusuales, es posi#le verificar anomal%as en los rodamientos de los motores o pro#lemas con las aspas. am#ién, a través de una inspección de termograf%a, es posi#le determinar pro#lemas de rodamientos.
@.#.# Bo"ba De Aceite. $on el o#jetivo de proveer refrigeración por aceite for(ado, se consideran #om#as que de#er%an c*equearse periódicamente. na manera efectiva de *acerlo, es modificar transitoriamente el ajuste de temperatura de devanado para *acer partir las #om#as. $on amper%metro de precisión, se de#e tomar lectura de la corriente que toman los motores. El dato de la corriente es un elemento muy importante que nos entrega muc*a información. "a magnitud y comparación de corriente en las tres fases, nos entrega información acerca del estado del motor de la #om#a. am#ién, la magnitud de la corriente o#tenida en la inspección y la comparación con registros anteriores, nos entrega información acerca del estado de la #om#a o de la carga. na corriente de carga que es más #aja que los registros anteriores, podr%a ser un indicativo de un #ajo flujo de aceite. n #ajo flujo podr%a ser el resultado de una válvula a medio a#rir. En estas circunstancias, de#erán c*equearse todas las válvulas de la l%nea, pudiendo ser que alguna de ellas se encuentre cerrada o defectuosa. /tra causa de un #ajo flujo son los impellers ó aspas de las #om#as cortados, como as% tam#ién, los #loqueos por lodos y #asuras, son causa de #ajos flujos. Por el contrario, si la corriente es mayor que los registros anteriores, tam#ién se estará en presencia de anomal%as. "os rodamientos desgastados producen el des?alineamiento de los impellers, ó aspas, *aciendo que éstos rocen con la carcasa de la #om#a. Esto se traduce en un aumento de la carga del motor. El ruido producido por roce de los impellers es distinto al de los rodamientos defectuosos. En estas situaciones, se de#e remover el motor y e+aminar los impellers y si es necesario se de#en reempla(ar los rodamientos. Es posi#le que un motor se encuentre girando en sentido contrario, en este caso la #om#a genera un alto ruido y los indicadores de flujo indican un valor #ajo o cero. &i se tiene sospec*a de alto ruido de una #om#a en condiciones de alta temperatura del transformador, se de#er%a c*equearse el sentido de giro.
"as #om#as pueden introducir aire a través de las juntas defectuosas del lado de succión. Estas juntas podr%an pertenecer a válvulas o cone+iones del lado de admisión. $on esto se producen #ur#ujas de aire que podr%an *acer operar al relé #uc**ol(. "os análisis de gases disueltos podr%an indicar un aumento del o+%geno y nitrógeno en el aceite.
@.#.) Indicadore de 8l&o de Aceite. Estos dispositivos poseen una paleta que está en contacto directo con el flujo de aceite. &on de alta sensi#ilidad, lo que les permite actuar con #ajos niveles de flujo. !l no e+istir flujo, un resorte *ará retornar la paleta a la posición off y en conjunto con un contacto eléctrico, se emitirá una alarma. Estos dispositivos siempre de#en c*equearse, al pro#ar las #om#as.
@.#., Interca"biadore A(&a Aceite. &e de#en c*equear las #om#as siguiendo lo esta#lecido en el punto 6.3.3. am#ién es necesario verificar las juntas y válvulas asociadas. Es posi#le que e+istan roturas en el intercam#iador y el agua de refrigeración se esté pasando al aceite. En estas condiciones, los análisis de contenido de agua en el aceite, evidenciarán esta anomal%a, si se *a verificado que no e+isten fugas. "a presión de agua en los circuitos de enfriamiento es normalmente mas #aja que la del aceite, a fin de prevenir que el agua entre a la tu#er%a de aceite. &e usa un rele de presión diferencial agua aceite, con alarma si se llega a una diferencia predeterminada. "a e+istencia de una pequeOa rotura del intercam#iador producirá daOos severos en el transformador. Por la posi#ilidad de congelación del agua en el enfriador y caOer%a en época invernal, con unidad detenida, se de#e controlar la operación del sistema de drenaje. El mismo a#re electroválvulas para vaciado del circuito de agua cuando la unidad se detiene.
@.)
Indicadore De Te"+erat&ra De Aceite. Entregan información acerca de la temperatura del aceite u#icado en la
parte superior del transformador C aceite más caliente D. !parte de entregar el valor
de temperatura de aceite, estos dispositivos proveen una alarma cuando se alcan(a un cierto valor preesta#lecido. El aceite se degrada al tra#ajar a temperaturas superiores a los 1)) Z$, por lo tanto, es conveniente evitar temperaturas superiores a los <) Z$. "os ajustes de alarma se encuentran normalmente a los ;: Z$. Periódicamente de#en contrastarse con un instrumento patrón. Para tales efectos, se de#e recurrir a una vasija con aceite y calefactor con control de temperatura. Para la verificación, se de#e retirar el #ul#o del termoWell e introducirlo a la vasija en conjunto con el instrumento patrón. &e de#e evitar en todo momento, que tanto el instrumento en prue#a como el patrón, toquen las paredes y piso de la vasija. El aceite de#er%a estar en un movimiento lento durante la prue#a. "a manipulación del #ul#o y el capilar se de#e *acer con e+tremo cuidado para evitar daOos. Estos instrumentos alcan(an una precisión acepta#le si se tiene una desviación inferior a los : Z$ para temperaturas de plena carga. !lcan(ada la temperatura de alarma, de#erá verificarse la operación en el cuadro anunciador. $uando un transformador se encuentra en operación y en condiciones de variaciones de carga y con la aguja indicadora fija, lo más pro#a#le es que el capilar o el espiral se encuentren rotos. En estas condiciones de#erá reempla(arse el instrumento, ya que éstos, no aceptan reparaciones.
@.,
Indicadore De Te"+erat&ra De De$anado. iden la temperatura del punto más caliente de los devanados. &on
similares en construcción a los indicadores de temperatura de aceite, pero consideran un calefactor que se alimenta de la corriente de carga regulada por una resistencia de cali#ración. Ver figura :?9. 0o son dispositivos de muc*a precisión, ra(ón por la cual se disponen para formar parte de los circuitos de control de #om#as y ventiladores y proporcionar una alarma cuando se supera la temperatura definida por la clase del aislamiento. Periódicamente, éstos de#en ser pro#ados y su c*equeo se limita sólo al termómetro, al igual que en el caso de los indicadores de temperatura de aceite.
0o se de#e intervenir la resistencia de cali#ración a menos que se cuente con la curva de cali#ración del fa#ricante. "as fallas de este equipo, son similares a la de los termómetros de aceite, por lo que de#erán seguirse los mismos procedimientos y recomendaciones. 7urante la verificación, de#erá c*equearse la partida de ventiladores y #om#as seg8n corresponda. &e de#e o#servar cuidadosamente al tu#o capilar. &i éste se *a pinc*ado o accidentalmente golpeado, el termómetro de#er%a reempla(arse.
@.3
Indicadore De Ni$el de Aceite. Estos dispositivos se pueden c*equear sin retirar el transformador del
servicio. Para su c*equeo, se de#e retirar el mecanismo e+terior y con un imán permanente se procede a *acer rotar la aguja indicadora. &i este falla o se resiste o #ien se pega, de de#e proceder al reempla(o. Estos indicadores cuentan con contactos eléctricos, cuyas operaciones se verifican con un ó*metro y se prue#an los anunciadores de alarma.
@.0
Di+oiti$o o F;l$&la de Ali$io de Prein. Estos dispositivos se conforman de un disco que está *aciendo presión,
gracias a un resorte cargado so#re la parte superior del transformador. $uando la presión interna es superior a la ejercida por el resorte, ésta se li#era y el resorte vuelve a cerrar al dispositivo, quedando la indicación con la varilla amarilla. $omo una medida de precaución, nunca se de#e pintar esta válvula. "a pintura es un pegamento y en ciertas condiciones de presión interna, la válvula no operará produciéndose daOos catastróficos. &i ellas *an sidos pintadas de#er%an retirarse del servicio de inmediato para ser reempla(adas. "a pintura se introduce en los intersticios de la válvula *aciendo imposi#le su retiro. "a válvula se instala
en un orificio u#icado en la parte superior del
transformador, considerándose una junta de acrilo nitrilo. En aquellos transformadores con conservador, se verá en forma evidente la e+istencia de una fuga de aceite. En los transformadores sellados, una fuga significará una
constante pérdida de nitrógeno. En todo caso, normalmente estos dispositivos no presentan fugas, manifestándose sólo en las juntas de acrilo. na ve( operada la válvula, el sWitc* eléctrico asociado para alarma, de#erá normali(arse en forma manual. El transformador no podrá retornar al servicio *asta no aclarada la causa y su normali(ación. &i la válvula tiene treinta aOos o más, ésta de#e reempla(arse de inmediato.
@.@
Rel: de Prein S%bita. al como se e+plicó anteriormente, este relé opera con cam#ios #ruscos de
presión producidos por fallas internas. Hstos se cali#ran de modo que son insensi#les ante partidas de #om#as de aceite y sismos de mediana intensidad, pero además son más rápidos que las válvulas de alivio de presión. 'eneralmente estos relés se conectan al tanque a través de una válvula. 7urante la operación del transformador esta válvula de#erá permanecer siempre a#ierta. Para efectos de c*equeo, se de#erá cerrar la válvula de intercone+ión con el tanque y se podrá retirar el relé de su posición. En estas condiciones, con un flange, se de#erá tapar el área del relé que conecta con la válvula, y se introduce aire a presión varia#le. &e de#erá registrar la cantidad de presión por unidad de tiempo a la que opera el relé. na ve( operado el relé de#erá verificarse el anunciador de alarmas y las acciones de trip
=igura 6?1 $*equeo 4elé de presión s8#ita.
@.G
Rel: B&c''ol6. Este relé entrega una alarma cuando e+iste una acumulación de gases en
su cámara superior y entrega un trip, cuando e+iste una falla interna que provoca un aumento #rusco en la presión interna. 'eneralmente vienen incorporados sWitc*es locales que permiten *acer simulaciones de operación del relé. En las oportunidades de prue#a, de#erá c*equearse la operación en el cuadro anunciador y verificarse las acciones de trip. 7espués de operar este relé, el transformador no puede ser re?energi(ado sin antes aclarar las causas y *a#er corregido las anomal%as.
@.H
Secadore de Aire. "os transformadores con conservador poseen un secador de aire que se
conecta a su cuerpo y su función es eliminar la *umedad cuando el transformador está RrespirandoS. Hste se compone de un recipiente lleno de granos de s%licagel, cuya función es atrapar la *umedad. En los transformadores, es com8n encontrar dos tipos de s%lica, una de color a(ul y que cam#ia a rosado cuando la s%lica está
saturada de agua y se *ace necesario secarla. !demás e+iste la s%lica de color #lanco, que tam#ién cam#ia de color con la saturación de agua.
@.12 Man"etro Fac7oPrein. En transformadores sellados y con presión de nitrógeno, se usa un manómetro para monitorear la presión. "a presión cam#ia con los cam#ios de carga y temperatura. Es necesario llevar un registro de presión, carga y temperatura en las inspecciones del personal de operación. n manómetro que tiene su aguja fija ante cam#ios de temperatura o carga, de#e cam#iarse o revisarse por posi#les fugas de nitrógeno.
=igura 6?3 anómetro Vac%oBPresión.
CAPITULO G 5ASES DISUELTOS 5ENERADOS DURANTE LA OPERACIÓN DE UN TRANS8ORMADOR 7urante la operación normal y en condiciones de falla, se generan gases que se disuelven en el aceite. "os gases generados para cualquiera de estas condiciones, son t%picos. El tipo o tipos de gases, los montos y velocidad de generación, permiten definir el estado en que se encuentra un transformador. "os gases que se pueden encontrar disueltos en el aceite, en condiciones normales o producto del envejecimiento, sonA 3, $/ y algo de $ 9. En tanto que en situaciones de falla podemos encontrarA idrógeno 3 , etano $ 9, Etano $3>, Etileno $ 39, !cetileno $ 33 onó+ido de $ar#ono $/, 7ió+ido de $ar#ono $/3 y /+%geno /3. En general todos los gases citados anteriormente, se forman a partir de la degradación del aceite, a e+cepción del $/, el $/ 3 y el /+%geno, que se forman a partir de la degradación del papel o celulosa. ! manera de ejemplo, a continuación, se entregan cuatro situaciones en las cuales se muestran los gases generados para distintas situaciones de falla. Es posi#le que en un an;lii de (ae di&elto en el aceite, D5A, se encuentre 03, $/3 y /+%geno que pudieran venir del aire e+terior al e+istir una fuga en el transformador. "a mayor%a de los gases disueltos son com#usti#les a e+cepción del / 3, $/3 y el 0 3.
a#la ;?1 Ejemplos de fallas y gases generados
8ALLA9 CORONA EN EL ACEITE
3
;; M
3
1> M
$/3
1 M
$/3
ra(a
$/
1 M
$/
ra(a
$9
> M
$9
1> M
$3>
1 M
$3>
> M
$39
),1 M
$39
91 M
$33
),3 M
$33
ra(a
8ALLA9 ARCO EN EL ACEITE
G.1
8ALLA9 SOBRECALENTAMIENTO EN EL ACEITE
8ALLA9 SOBRECALENTAMIENTO EN LA CELULOSA
3
5< M
3
< M
$/3
3 M
$/3
3: M
$/
9 M
$/
:) M
$9
1) M
$9
; M
$39
> M
$39
9 M
$33
5: M
$33
),5
Etado De Un Tran!or"ador.
"a -EEE *a desarrollado la gu%a -EEE $:6?1)9?1<<1, que clasifica el estado de situación en que se encuentra un transformador a partir de la cantidad total de gases disueltos encontrados en un 7'!. Esta clasificación esta#lece cuatro condiciones en las cuales podr%a encontrarse un transformador. "a gu%a usa una com#inación de concentraciones de gases individuales y totales 7$'.
Condicin 19 &i el total de gases com#usti#les disueltos C 7$' D se encuentra #ajo el nivel determinado por esta condición, se dice que el transformador opera satisfactoriamente. &i alguno de los montos de gases com#usti#les individuales e+cede los niveles entregados en la ta#la ;?3 se de#erá *acer una investigación.
Condicin # A &i el 7$' se encuentra en este rango, significa que el nivel es superior al de una condición de gases com#usti#les normales. Por otra parte, si alg8n gas t%pico supera al nivel indicado en la ta#la ;?3, se de#erá *acer una investigación adicional, de#ido a que se podr%a estar en presencia de una falla. &e recomienda tomar un n8mero suficiente de muestras para 7'! para determinar los montos de generación de gases por d%a por cada gas. CVer a#la ;?5 !cciones a seguir #asadas en el total de gases disueltos 7$'D.
Condicin ) A &i el 7$' se encuentra dentro de estos rangos, indica que e+iste un alto nivel de descomposición de la celulosa y B o el aceite. &i un gas t%pico, en forma individual, *a e+cedido los niveles especificados en la ta#la 0Z ;?3 , se de#er%a *acer una investigación adicional. na o más fallas pueden estar presentes, por tal ra(ón se considera necesario tomar a menudo, muestras para un 7'! , de modo de esta#lecer el monto de generación de gas por d%a por cada gas.
Condicin , A &i el 7$' se encuentra dentro de estos rangos, indica que e+iste una descomposición e+cesiva de la celulosa yBo del aceite. 7e continuar con el transformador en servicio, podr%a resultar una falla del equipo C ver ta#la ;?3 D. $a#e seOalar que la clasificación definida por las condiciones 3,5 y 9 sólo esta#lecen que e+iste un pro#lema interno en el transformador. Para diagnosticar las posi#les causas, se de#erá recurrir a los métodos de diagnóstico que verán en
el cap%tulo siguiente. "os n8meros de las condiciones e+presados en la ta#la ;?3, para gases disu disuel elttos
dado dadoss
seg seg8n
la
-EEE EEE
$?: $?:6?1) 6?1)9? 9?1< 1<<1 <1,,
son son
e+t e+trema remada dame ment nte e
conservadores. conservadores. E+isten E+isten transformadore transformadoress que *an operado, operado, en forma segura y sin pro#lemas, con e+ceso de gases en la condición 9, aunque los gases se *an encontrado encontrado esta#les y sin presentar incrementos incrementos o ellos crecen lentamente. lentamente. &i el 7$' y un gas individual individual crecen crecen significativ significativamente amente C más de 5) ppm.Bd%a ppm.Bd%a D, es muy pro#a#le que e+ista una falla activa, por lo que el transformador de#er%a retirarse del servicio al alcan(arse la condición 9. n incremento s8#ito en un gas individual y B o en el monto de producción de gases totales, es más importante importante en la evaluación de un transformador transformador que la cantidad total de gases. na e+cepción es el acetileno C $ 33 D. "a generación de cualquier cantidad de acetileno so#re unos pocos ppm. indica indica un arco de alta energ%a. $on tra(as de pocos pocos montos C unos pocos ppm. D se podr%a estar en presencia de una falla de muy alta temperatura C :)) Z$ D. n solo arco causado por un cortocircuito e+terno y cercano al transformador o una so#re tensión, puede generar acetileno. &i no se encuentra acetileno en forma adicional y si el nivel es inferior a la condición 9, el transformador puede continuar en servicio. &in em#argo, si el acetileno contin8a incrementándose, significa que el transformador tiene una falla interna activa de alta alta energ%a, de#iendo retirarse del servicio.
a#la a#la 0Z ;?3 "%mites de concentración concentración de gases disueltos t%picos en Partes Por illón Cppm.D que definen la condición ó estado de un transformador. Estado $ondición 1 $ondición 3 $ondición 5 $ondición 9 1
3 $9 $3 3 $39 $3> $/ $/31 1)) 13) 5: :) >: 5:) 3,:)) 1)1?6)) 131?9)) 5>?:) :1?1)) >>?1)) 5:1?:6) 3,:))?9,))) 6)1?1,;)) 9)1?1,))) :1?;) 1)1?3)) 1)1?1:) :61?1,9)) 9,))1?1),))) Y1,;)) Y1,))) Y;) Y3)) Y1:) Y1,9)) Y1),)))
$/3 no se incluye en la determinación determinación de 7$' de#ido a que este no es es un gas com#usti#le.
7$' 63) 631?1,<3) 1,<31?9,>5) Y9,>5)
a#la a#la ;?5 !cciones a seguir #asadas en el total de gases disueltos 7$'
Condicin $ondición 1
$ondición 3
$ondición 5
$ondición 9
1
3
Inter$alo de M&etreo < accione a e(&ir Ni$el de TDC5 TDC5 o Felocidad Ma meses normal. 7$' para o $antidad de transformadores gas individual de E+tra !lto más alta CVer voltaje E!V ta#la 6D 1)?5) $ada $uatro meses Y5) ensualmente !nali(ar el el ga gas in individual pa para determinar la causa de su generación 631?1,<3) ppm. $ada cuatro !nali(ar el gas individual para X1) de gases totales meses determinar la causa de su 7$' o generación. Evaluar si la 1)?5) ensualmente $antidad de gas generación de gases o#edece a Y5) ensualmente individual más una so#recarga. alta CVer ta#la 6D 1,<91?3,>5) X1) ens ensualm ualmen entte E+tr E+trem emar ar prec precau auccione ioness. ppm. de gases !nali(ar el gas individual para 1)?5) &emanalmente totales 7$' o determinar la causa de su Y5) &emanalmente generación. Programar un retiro $antidad de gas individual más del transformador del servicio. alta CVer ta#la 6D $ontactarse con el fa#ricante o un contratista especiali(ado. Y9,>5) ppm. of X1) &emanalmente E+tremar precauciones. 7$' o !nali(ar el gas individual para 1)?5) 7iariamente $antidad de gas determinar la causa de su individual más generación. Programar un retiro alta CVer ta#la 6D del transformador del servicio. $ontactarse con el fa#ricante o un contratista especiali(ado. Y5) 7iariamente $onsiderar retirar el transformador del servicio. $ontactarse con el fa#ricante o un contratista especiali(ado.
"a más alta alta condició condición n C1,3,5 C1,3,5 ó 9D se define define por el monto monto de un gas gas individua individuall o por el total total de gases gases disueltos disueltos.. Por ejemplo, si el 7$' se encuentra entre 1,<91 ppm. y 3,>5) ppm., esto indica que el transformador se encuentra en la $ondición 5. !*ora, si el *idrógeno es mayor que 1,;)) ppm., el transformador se encontrará en la condición 9, como se esta#lece en la ta#la ;?3. $uando $uando la ta#la ta#la dice \ Evaluar Evaluar si si la generación generación de gases gases o#edece o#edece a una una so#recar so#recarga ga R, Esto Esto significa significa que que la velocida velocidad d
de crecimiento en ppm. Bd%a depende de las variaciones de la carga.
"a ta#la ;?3 supone que no se *an *ec*o 7'!s previos y que no e+iste *istoria reciente. Esta ta#la sólo nos seOala el estado en que se encuentra un transformador. !l e+istir un 7'! previo, éste de#er%a compararse con el 8ltimo para determinar si la situac uación es esta#le Clos gases ses no se increme remen ntan significativamente D o inesta#le C los gases se incrementan significativamente D. "a ta#la ;?5 nos entrega algunas sugerencias respecto de las acciones a seguir #asadas en la cantidad de gas en ppm. y la cantidad de producción de gas en ppm. por d%a. !ntes de ir a la ta#la ;?5, se de#e determinar la condición en que se encuentra el transformador C ver ta#la ;?3D, es decir, decir, con el 7'!, verificar si éste se encuentra en condición 1,3,5 ó 9. "a condición para un transformador particular, se determina al encontrar el alto nivel de un gas en particular o a través del 7$'. En forma individual individual,, el monto de un gas individual individual o el monto de 7$' pueden pueden defi defini nirr la cond condic ició ión n de más más alto alto n8me n8mero ro,, lo cual cual sign signifific ica a que que éste éste pued puede e encontrarse encontrarse en una condición condición de alto riesgo. riesgo. &i la cantidad cantidad de 7$' muestra muestra al transformador en la condición 5 y en forma individual un gas t%pico se encuentra en la condición 9, el transformador se encuentra en la condición 9. &iempre se de#e de#e ser ser conse conserv rvado adorr y supon suponer er la peor peor condi condici ción ón *asta *asta que que se prue# prue#e e lo contrario.
G.## G.
Inte In ter$ r$alo alo de M&e M&et treo reo < Acci Accion one e Rec Reco" o"en enda dada da. . $uando $uando ocurre ocurre un rápido rápido increme incremento nto en los gases gases disuel disueltos tos,, de#er% de#er%an an
seguirse los procedimientos recomendados en la ta#la ;?5. "a ta#la indica los intervalos intervalos de muestreo muestreo recomendados recomendados y las acciones a seguir para varios niveles de 7$' en ppm. n incremento en la generación de gases indica un pro#lema que crece en severidad. !demás cuando la cantidad de generación de gases se incrementa se recomienda acortar el intervalo de muestreo. &i se pudiera llegar llegar a esta#lecer esta#lecer las causas que originan originan los gases y si el riesgo puede controlarse, el intervalo de muestreo puede e+tenderse. Por ejemplo, si se prue#a el n8cleo con un megger y si se encuentra una falla a tierra del n8cleo, a8n cuando la ta#la ;?5 recomienda un intervalo de muestreo mensual, se podr%a optar por un intervalo más e+tendido, de#ido a que la causa de la fuente de
gases y su incremento es conocida. na toma de decisión no de#e reali(arse nunca so#re la #ase de un solo 7'!. Es muy fácil contaminar la muestra al e+ponerla accidentalmente al aire. Etiquetar mal una muestra en campo, es una causa muy com8n de error y puede ser contaminada o mal etiquetada en la#oratorio. am#ién, una mala manipulación de una muestra podr%a permitir el escape de algunos gases a la atmósfera y otros gases como el o+%geno, nitrógeno y dió+ido de car#ono podr%an introducirse. &i se encuentra un pro#lema en un transformador, lo primero que *ay que *acer es tomar otra muestra para *acer una comparación.
G.)
Te"+erat&ra De Deco"+oicin Del Aceite FS 5ae 5enerado. "a figura ;?1 nos seOala la influencia de la temperatura en la generación y
monto de gases. 0ótese que las temperaturas a las cuales los gases se forman, son apro+imadas. Esta figura no está di#ujada a escala y es sólo para propósitos de ilustrar las relaciones entre la temperatura con los tipos de gases y sus cantidades. "a #anda vertical de la i(quierda, muestra los que los tipos de gases y sus cantidades relativas, se producen #ajo una condición de descarga parcial. 0ótese que todos los gases se encuentran presentes, pero en muc*o menos cantidad que el *idrógeno. &e requiere un evento de muy #aja energ%a, para producir moléculas de *idrógeno Cdescarga parcial BcoronaD a partir del aceite. "os gases formados en el interior de un transformador, se generan en forma similar al proceso de una refiner%a de petróleo, donde los distintos tipos de gases se van formando de acuerdo a temperaturas espec%ficas. En la figura ;?1, podemos ver montos relativos de gases de acuerdo a las temperaturas. El *idrógeno y el metano comien(an a formarse en pequeOos montos a partir de los 1:) Z$. 0ótese que más allá de un punto má+imo, la producción de metano, etano y etileno comien(a a caer conforme la temperatura se incrementa.
=igura ;?1 emperatura de descomposición del aceite VB& 'ases generados.
"a producción de etano se inicia a los 3:) Z$. "a producción de etileno comien(a a los 5:)$I y la del acetileno comien(a entre los :))$I y los 6))$I. PequeOos montos de 3, $9 y $/ se producen por envejecimiento normal. "a descomposición térmica del aceite impregnado en la celulosa produce $/, $/3 , 3 , $9 , y / 3. y la descomposición de la celulosa comien(a sólo a los 1)) Z$ o menos, Por lo tanto, se de#e limitar la operación de un transformador a no más de <) Z$.
"as fallas producen puntos calientes al interior del transformador, con temperaturas que son lejos muc*o mas altas que las citadas.
G.,
Ti+o De 8alla < S& Ca&a. "a ta#la ;?9 se denomina Ripos de =allas y sus $ausasS. Esta ta#la no es
completa. Es imposi#le cu#rir todas las causas y efectos de#ido a la complejidad de la operación de los transformadores.
"os 7'!s de#en ser e+aminados
e+*austivamente con la idea de determinar las posi#les causas y decidir los cursos de acción. "os cursos de acción se #asan en análisis y e+periencia, y rara ve( se toman en forma inmediata. "a mayor%a de los especialistas están de acuerdo en identificar dos tipos de fallas. =allas érmicas y =allas Eléctricas. "as primeras tres de la ta#la ;?9 son =allas eléctricas y las 8ltimas tres son fallas érmicas. El etano y el etileno se llaman algunas veces 5ae de "etale caliente. $uando estos gases se inician sin la generación de acetileno, los pro#lemas al interior del transformador están involucrando metales calientes. Esto podr%a incluir mal contacto de cone+iones del cam#iador de taps o mal contacto en cone+iones de ca#leado principal. !lgunos flujos magnéticos, incidiendo so#re el tanque, son causa de estos R'ases de metales calientesS. "as corrientes que circulan desde los n8cleos a tierra, tam#ién producen este tipo de gases.
a#la ;?9 ipos de =allas y &us $ausas. ipo de 'as 3, posi#les tra(as de $9 y $3>. Posi#le $/.
Posi#le =alla 7escarga Parcial CcoronaD
Posi#le causa !islamiento de#ilitado por antig]edad y
esfuer(o eléctrico. 3, $9, Calgo de $/ si la descarga 7escargas de #aja energ%a. Picadura en el involucra el aislamiento de papelD. aislamiento de papel Posi#les tra(as de $3 >. CPodr%a *a#er descargas con rastros de car#ón. estáti? Podr%a *a#er part%culas $asD de car#ón en el aceite. Podr%a *a#er pérdidas de pantalla electrostática, po#res cone+iones a tierra. 3, $9, $3 >, $39, y el gas formado por 7escargas de alta energ%a etal fundido, Cpo#res el arco $3 3 estará presente en grandes C !rcos D contactos en cantidades. cam#iadores de taps o &i el la generación de $ 3 3 se está cone+ionado principalD. iniciando, el arco a8n esta presente 8 !islamiento de#ilitado ocurriendo. por antig]edad y Podr%a *a#er $/ si el papel está esfuer(o eléctrico. calentándose. !ceite car#oni(ado. 7estrucción del papel si este se *a e+puesto a un arco ó un so#recalentamiento. 3, $/. =alla térmica menor que 5)) I$ $am#io de color del en área pró+ima al aislamiento papel por so#recarga o de papel C calentamiento del pro#lemas en la papel D. refrigeración. al contacto en cam#iadores de tais o cone+iones principales. -ndicios de corrientes de fuga y B o flujos magnéticos de fuga. 3, $/, $9, $3>, $3 9. =alla térmica entre 5)) I$ y 6)) !islamiento de papel I$ destruido. !ceite altamente car#oni(ado. odos los gases mencionados arri#a y en !rco eléctrico de alta energ%a -déntico a lo anterior grandes cantidades. con temperaturas so#re pero con 6)) I$. descoloramiento de metal. n arco pudo *a#er sido causado por una falla térmica.
&e de#e notar que am#os tipos de fallas C érmicas y Eléctricas D pueden ocurrir al mismo tiempo y una de ellas puede causar la otra.
G.3
5ae At"o!:rico / N# - CO# K O# 4. "a aparición de estos gases en un 7'! puede significar la e+istencia de
una fuga. &in em#argo, es posi#le que e+istan otras causas en la generación de ellos. El nitrógeno pudo *a#er venido en el em#arque, si fue presuri(ado con 0 3 para transporte o puede tratarse de 0itrógeno presuri(ado en transformadores
sellados. El $/3 , y el / 3 se forman, por la degradación de la celulosa. &e de#e ser muy cuidadoso y o#servar varios 7'!s
para verificar si los gases
atmosféricos y niveles posi#les de *umedad, van en aumento. !demás, se de#e o#servar si e+iste alguna fuga de aceite. "a *umedad y los gases atmosféricos se introducen al interior del transformador, cuando éste se encuentra desconectado y cuando #aja la temperatura am#iente.
G.0
8actore >&e A!ectan a Un D5A. "a e+actitud de un 7'! se ve afectada por la influencia de distintos
factores. 7e ellos los tres más importantes sonA
G.0.1 Te"+erat&ra. "os rangos de producción de gas se incrementan e+ponencialmente con la temperatura y directamente con el volumen de aceite y papel en condiciones de alta temperatura. "a temperatura decrece tanto como aumenta la distancia de la falla. "a temperatura, en el centro de la falla, es la más alta y aqu% el aceite y el papel, producen la mayor parte de los gases. En la medida que la distancia a la falla es grande, la temperatura cae y la generación de gases tam#ién cae. 7e#ido al efecto producido por el volumen, un gran volumen caliente de aceite y papel producirán el mismo monto de gas que un pequeOo volumen, a mayor temperatura. 0o se puede identificar la diferencia al o#servar los 7'!s. Esta es una de las ra(ones por la que la interpretación de un 7'! no es e+acta.
G.0.# Me6cla de 5ae. "a concentración de gases en una (ona pró+ima a una falla activa, será mayor que en la (ona de toma de muestra de aceite. En la medida en que la distancia a la falla crece, la concentración de gases decrece. "a uniformidad de la me(cla en todo el volumen de aceite al interior del transformador depende del tiempo de circulación del aceite. &i no e+isten #om#as para for(ar el aceite a los radiadores, el proceso de me(clado de todos los gases se demora más tiempo. En condiciones normales de carga y con #om#as, el equili#rio de me(cla se alcan(a dentro de 39 rs. El efecto so#re el 7'! que se logra, al tomar la muestra en un tiempo mayor, es desprecia#le.
G.0.) Sol&bilidad de 5ae. "a solu#ilidad de los gases en el aceite, var%a con la temperatura y presión. "a solu#ilidad de los gases de todos los transformadores es directamente proporcional con la presión. "a variación de la solu#ilidad con la temperatura es muc*o más compleja. "a solu#ilidad del *idrógeno, nitrógeno, monó+ido de car#ono y o+%geno var%a directamente con la temperatura. En tanto que la solu#ilidad del dió+ido de car#ono, acetileno, etano y etileno var%a inversamente con la temperatura. $uando la temperatura su#e, la solu#ilidad de estos gases cae y cuando la temperatura cae, la solu#ilidad su#e. "a solu#ilidad del metano se mantiene casi constante con los cam#ios de temperatura. "os datos de la ta#la ;?: están referidos para 3: Z$ y 19.6 psi. En la ta#la ;?:, al comparar la solu#ilidad de 6M del *idrógeno con el valor de 9))M del acetileno, se puede ver que el aceite de transformador tiene muc*o más capacidad de disolver acetileno. !*ora, un 6M de *idrógeno por volumen representa 6).))) ppm., y 9))M de acetileno representa 9.))).))) ppm. 0unca se verá un 7'! con un n8mero tan alto.
a#la ;?: &olu#ilidad de gases en aceite de transformador a 3: Z$ y 19.6 psi. &olu#ilidad en aceite de transformador Equivalencia en 'as 7isuelto =ormula CM por volumenD ppm. por volumen idrógeno1
3
6.)
6),)))
0itrógeno
03
;.>
;>,)))
onó+ido de $ar#ono1
$/
<.)
<),)))
$ausa Primaria B=uente 7escarga parcial, corona, electrolisis de 3/ $olc*ón de gas inerte, atmósfera &o#recalentamiento de la celulosa, polución en el aire
/+igeno etano1 7ió+ido de $ar#ono Etano1 Etileno1 !cetileno1
/3 $9
1>.) 5).)
1>),))) 5)),)))
$/3
13).)
1,3)),))
$3> $39 $33
3;).) 3;).) 9)).)
3,;)),)) 3,;)),))) 9,))),)))
!tmósfera !ceite so#recalentado $elulosa so#recalentada, atmósfera !ceite so#recalentado !ceite muy so#recalentado !rco en el aceite
1
7enota gas com#usti#le. &o#recalentamiento puede ser ocasionado por alta temperatura y por un esfuer(o dieléctrico inusual.
El nitrógeno puede apro+imarse a un nivel má+imo, si e+iste gas de nitrógeno como colc*ón. "a ta#la ;?: muestra el má+imo monto de cada gas que el aceite es capa( de disolver en condiciones normales de presión y temperatura C 3: Z$ y 19,6 psi. D. En estas condiciones, se dice que el aceite está saturado. &i se tiene un transformador tipo conservador
en el cual se esta
incrementando el o+%geno y el $/ 3 , e+iste una alta posi#ilidad que el tanque tenga una fuga o que el aceite *aya sido po#remente procesado. &e de#erá c*equear la e+istencia de fugas en el diafragma o el pulmón o fugas alrededor de la válvula de li#eración de presión o en juntas a#iertas. En general, de#er%a *a#er muy poco nitrógeno y especialmente o+%geno en un transformador tipo conservador. !*ora #ien, si el transformador fue em#arcado con nitrógeno presuri(ado y no fue desgasificado apropiadamente, podr%a *a#er un alto contenido de nitrógeno en el 7'!, pero el nivel de nitrógeno no de#er%a incrementarse después que se *aya puesto en servicio por unos pocos aOos. $uando el aceite se está introduciendo en un transformador nuevo, éste de#e estar en condiciones de vac%o, de modo de retirar el nitrógeno y finalmente introducir el aceite. El aceite puede de a#sor#er nitrógeno residual C durante la etapa de transporte del transformador D en la interfase 'as B aceite y algo de nitrógeno podr%a atraparse en los devanados, aislamiento de papel y estructura. En este caso, el nitrógeno puede ser muy alto en el 7'!. &in em#argo, el o+%geno de#e ser muy #ajo y el nitrógeno no de#erá incrementarse. Es importante tomar una muestra de aceite al principio de su vida 8til para esta#lecer un l%nea de #ase para los d%as posteriores. El nitrógeno y o+%geno de#er compararse con los 7'!s iniciales. &i éstos se incrementan, significa que
e+iste una fuga. &i el transformador *a sido desgasificado, el nitrógeno y el o+%geno de#en ser muy #ajos en los 7'!s. Es de vital importancia mantener registros precisos so#re la vida de un transformador. $uando ocurre un pro#lema, los registros de información ayudan enormemente en la solución
CAPITULO H DIA5NOSTICO DE 8ALLAS USANDO ANÁLISIS DE 5ASES DISUELTOS /D5A4 ! partir de los gases generados y disueltos en los aceites dieléctricos, es posi#le esta#lecer las causas que están originando una falla en un transformador. Para tal efecto, se anali(an dos métodos. El método del riángulo de 7uval y el método de 4ogers.
H.1
Cantidad M7ni"a de 5a. "os instrumentos cromatográficos usados en los análisis de gases disueltos
en la#oratorios, tienen una capacidad de discriminación m%nima en cuanto a la cantidad de un gas a anali(ar. El análisis de gases en cantidades inferiores a estas cantidades m%nimas, arrojan errores elevados de#ido a que la instrumentación no es sensi#le a esos valores. "as cantidades m%nimas de gas que los instrumentos de la#oratorio pueden perci#ir son las siguientesA
Cantidade l7"ite "7ni"a de (ae *&e +&eden detectare en laboratorio idrógeno C3D : ppm. apro+imadamente etano C $ 9 D 1 ppm. apro+imadamente !cetileno C $33 D 1 ppm. apro+imadamente Etileno C $39 D 1 ppm. apro+imadamente Etano C $3> D 1 ppm. apro+imadamente onó+ido de car#ono C $/ D y dió+ido de car#ono C $/ 3 D 3: ppm. /+igeno y 0itrógeno :) ppm. apro+imadamente.
Por otra parte, para los efectos de análisis de gases tendientes a esta#lecer diagnósticos de fallas, se requieren cantidades muy superiores a las indicadas. Para reali(ar diagnósticos de falla con un error ra(ona#le, se requiere contar con a lo menos die( veces las cantidades citadas anteriormente. &in em#argo, cuando ocurre una falla dentro del transformador, lo más pro#a#le es que las cantidades de gases o#tenidas, superen lejos el valor de die( veces el
m%nimo que una cromatograf%a de la#oratorio puede detectar. En estas condiciones, el error es m%nimo.
H.#
Dia(notico DE 8alla Mediante El M:todo De D&$al. Este método fue desarrollado por ic*ael 7uval y tiene por o#jetivo
diagnosticar, con una precisión medianamente ra(ona#le, el origen de las fallas en un transformador. Para los efectos de esta#lecer un diagnóstico, se eval8an los porcentajes que representan los gases individuales generados tales comoA metano C $ 9 D, etileno
C $39 D y acetileno $ 33, respecto de la suma de los gases C$ 9 U $ 39
U $33 D.
=igura ;?1 riángulo de 7uval.
El triángulo de 7uval está dividido en (onas, denominadas (onas de falla y se designan como se seOala a continuaciónA P7 K 7escarga Parcial 1 K =alla térmica de #aja temperatura , menor a 5)) Z$. 3 K =alla térmica de mediana temperatura, entre 5)) a 6)) Z$.
5 K =alla térmica de alto rango, so#re 6)) Z$ 71 K 7escarga de #aja energ%a. 73 K 7escarga de alta energ%a. 7 K -ntermedia entre falla térmica ó descarga eléctrica. na ve( determinados los porcentajes de los gases individuales, se procede a situar un punto al interior de triángulo, tomando como coordenadas los porcentajes esta#lecidos. El punto as% o#tenido, caerá dentro de alguna de las (onas de falla, determinándose las caracter%sticas de ella. $a#e seOalar que este método se usa cuando se tienen gases suficientes o el crecimiento de alg8n gas individual es tal, que el transformador se encuentra en la condición 3 ó 5 ó 9.
=igura
El ejemplo de la figura
H.)
Dia(notico De 8alla Mediante El M:todo De Ro(er. El método de las ra(ones de 4ogers, es una *erramienta adicional que
puede usarse para los análisis de gases en un transformador con aceite, cuando se tiene la sospec*a de la e+istencia de una falla. El método de 4ogers compara
cantidades de diferentes tipos de gases individuales, los que se dividen unos con otros. $33B$39
$9B3
$39B$3>
Esto da una ra(ón entre la cantidad de un tipo de gas respecto de otro. 7e acuerdo a los valores o#tenidos por las ra(ones, se asignan una com#inación de n8meros ), 1 ó 3 que definen un código. El código as% o#tenido define un determinado tipo de falla o situación del transformador. "a ta#la
a#la
$ódigos $9 $39
$3 9 3
$3>
7iagnostico "%mite m%nimo detectado y 1) veces el m%nimo detectadoA $33 1 ppm. 1) ppm.
X).1 ).1?1 1?5 Y5
Cao ) 1
3 5
9
:
>
6
;
Ti+o de !alla &in falla 7escarga parcial de #aja energ%a
) 1 1 3
) ) 1 3
$39 $9 3 $3> ppm
1 ppm. 1 ppm. : ppm. 1 ppm.
1) ppm. 1) ppm. :) ppm. 1)
Proble"a encontrado ) 1
) 1
) )
1
)
)
1?3
)
3
)
)
1
)
3
)
)
3
1
)
3
3
7escarga 1 Parcial de alta energ%a 7escarga de 1?3 #aja energ%a , c*ispas y arcos 7escargas 1 de alta energ%a, !rcos.
=alla térmica con temperatura menor a 1:) I$ Cver nota 3D =alla térmica. emperatura en un rango de 1:)?5)) I$ Cver nota 5D =alla térmica. emperatura en un rango de 5))?6)) I$ =alla térmica. 4ango de temperatura so#re 6)) I$ Cver nota 9D
1 ) 3 3
Envejecimiento normal 7escarga eléctrica en #ur#ujas causadas por so#resaturación de gases en el aceite o cavitación de #om#as o alta *umedad en el aceite C#ur#ujas de vapor de aguaD. &imilar a lo anterior, pero con inicio de una perforación del aislamiento sólido por c*ispa(os o arcos. Esto generalmente produce $/ y $/ 3. $ontinuos c*ispa(os a través del aceite entre malas cone+iones de diferentes potenciales o potenciales flotantes, rompimiento de la rigide( dieléctrica del aceite entre aislantes sólidos. 7escargas CarcosD con gran potencia^ arcos rompiendo el dieléctrico del aceite entre cone+iones o devanados, o entre devanados y tierra, o arcos de cam#iadores de taps #ajo carga durante el cam#io de tap, cuando se me(cla el aceite del tanque principal con el aceite del cam#iador. $onductor aislado so#recalentado^ Esto produce generalmente $/ y $/ 3. 7e#ido a esto, esta falla involucra a la celulosa.
Punto caliente en el n8cleo de#ido a concentraciones de flujo. "os _temes siguientes se e+ponen en orden al incremento de temperatura de los puntos calientes. PequeOos puntos calientes en el n8cleo. "áminas de *ierro cortocircuitadas. &o#recalentamiento del co#re de#ido a las corrientes de Eddy. ala cone+ión entre devanados y ca#les principales, ó malos contactos en cam#iadores #ajo ó sin carga. $orrientes circulando en el n8cleo^ Esto se de#er%a a una cone+ión adicional indeseada entre el n8cleo y tierra, Ccorrientes circulando entre el n8cleo y el tanqueD^ Esto tam#ién podr%a tratarse de grandes flujos de fugas inducidos en el tanque. Estos pro#lemas pueden involucrar a la aislamiento de celulosa las cuales producirán $/ y $/3.
Nota9 1. E+istirá una tendencia para la ra(ón $33 B$39 a su#ir desde ).1 a valores so#re 5 y la ra(ón $39 B$3> a su#ir desde 1?5 a valores so#re 5 en la medida en que el incremento de los c*ispa(os su#a en intensidad. El código en la etapa de inicio será entonces 1 ) 1. 3. Estos gases viene principalmente de la descomposición de la celulosa lo que e+plica los ceros en este código. 5. Esta condición de falla esta normalmente marcada por el incremento de concentración de gas. $9 B3 es normalmente 1, pudiendo el valor estar so#re ó #ajo 1, dependiendo de varios factores entre los cuales se cuentan el sistema de preservación del aceite Cconservador, sello de 0 3 , etc.D, la temperatura del aceite y la cali dad del aceite. 9. -ncremento de los valores de $33 Cmás que unas tra(asD, generalmente indica un punto caliente mayor a 6)) I$. Esto indica generalmente un arco en el transformador. &i la ra(ón de crecimiento del acetileno esta creciendo, el transformador de#er%a des? energi(arse.
&i un gas usado en el denominador de cualquier relación es cero, o no *aya sido detectado en el 7'!, se de#e usar el l%mite entregado anteriormente en el denominador. Esto nos entrega una relación ra(ona#le para usar el diagnóstico de la ta#la
< ppm.
etano $9
>)
Etano $3>
:5
Etileno $39
5>;
!cetileno $33
5
onó+ido de car#ono $/
6
7ió+ido de car#ono $/ 3
5>1
0itrógeno 03
;>.)36
/+igeno /3
1.166
7$'
:))
El etileno y el etano son llamados algunas veces R 5ae de Metal
CalienteS. 0ótese que esta falla no involucra a la celulosa, de#ido a que el $/ es muy #ajo. El 3 y el $ 33 son menores que die( veces el l%mite de detección. Esto significa que el diagnostico no tiene un 1))M de confia#ilidad. &in em#argo, de#ido al alto etileno, la falla se de#e a una mala cone+ión o falla en el cam#iador de taps o puede tam#ién ser a causa de la circulación de corriente desde el n8cleo a tierra. Este ejemplo muestra que el diagnóstico no es preciso y que de#e usarse muc*o criterio de ingenier%a. na pequeOa cantidad de acetileno está presente, levemente arri#a del l%mite de detección de 1 ppm. Esto significa un arco de no muy alta energ%a, de#ido a su pequeOo monto. @ui(ás éste se produjo por una descarga e+terna o un alto voltaje. $a#e *acer notar que el etileno se está incrementando lentamente, pero el etano tiene un mayor incremento entre las muestras 1 y 3 sin e+istir incremento entre las muestras 3 y 5. 0ótese que dos tipos de gases C $ 3 y $3> D están so#re la condición 1 en la ta#la , el cual indica que el transformador tiene una falla térmica con una temperatura entre el rango de 1:)$I a 5))$I.
Ejemplo 3 El 7'! de un transformador *a arrojado los siguientes valoresA
a#la
Ulti"o D5A idrógeno C3D 3> ppm. etano C$9D 16) Etano C$3>D 36; Etileno C$39D 3: !cetileno C$33D 3 onó+ido de $ar#ón C$/D <3 7ió+ido de $ar#ón C$/3D 5,13: 0itrógeno C03D >6,16: /+igeno C/3D >); An;lii de Ro(er baado en <i"o D5A9 Cdi(o $33B$39 K3B3: K).);) ) $9B3 K16)B3> K>.:9 3 $39B$3> K3:B36; K).)< )
Ante+en%lti"o Pen%lti"o D5A D5A No. # No. 1 36 16 1>9 1:6 36; 1:> 9 16 ) ) <) <> 3,551 3,96> 63,356 >3,>91 1,<;9 99)
"a *istoria de un transformador de#e e+aminarse cuidadosamente. Es muy importante mantener un registro preciso en todos los transformadores. Esta es una información valiosa cuando se quiere *acer una evaluación.
H., Relacin DiJido De Carbono=MonJido De Carbono. Esta relación no se incluye en el análisis de 4ogers. &in em#argo, ésta se usa para determinar si la falla esta afectando a la celulosa. "a formación de $/3 y $/, producto de la degradación del aceite impregnado en la celulosa, se incrementa rápidamente con la temperatura. na relación $/3B$/ menor que tres se considera generalmente, como una indicación de una pro#a#le falla que involucra al papel en presencia de arco. "a relación normal de $/3B$/ es siete. 4elaciones con valores so#re 1), generalmente indican una falla térmica con compromiso de papel.
"o anterior es válido sólo si el $/ 3 proviene del interior del transformador y no proviene de una fuga, por lo tanto estas relaciones serán significativas, sólo si e+iste un significativo monto de am#os gases. "a muestra de aceite tam#ién puede contener $/ 3 y /3 si *a sido e+puesta al aire durante el muestreo o en la manipulación en el la#oratorio. &i se sospec*a de una falla, se de#erá o#servar cuidadosamente. &i el $/ se está incrementando alrededor de 6) ppm. o más por mes, pro#a#lemente e+iste una falla. Es conveniente restar el monto de $/ y $/ 3 o#tenido antes que el incremento de $/ y $/3 se *aya iniciado, de manera que solo los gases causados por la falla presente sean usados en las relaciones. Esto eliminará el $/ y $/ 3 generados por el envejecimiento normal y otras fuentes. $uando se sospec*a de una degradación e+cesiva de la celulosa C la relación $/3B$/ es menor que tres o mayor que 1)D, significa que se requerirá un análisis de furanos en el pró+imo 7'!, lo cual entregará una indicación del resto de vida 8til del transformador. 0o se puede retirar del servicio a un transformador #asado solamente en el análisis de furanos. odas estas prue#as dan una indicación de la salud del papel, no siendo una cosa segura. Pero los análisis de furanos son recomendados por varios e+pertos para dar una indicación de la vida remanente, aunque lo más recomendado para tener una estimación de la vida remanente es sacar una muestra de papel, cuando la relación $/3B$/ es menor que tres o mayor que 1).
CAPITULO 12
ENSAKOS ELCTRICOS EN TRANS8ORMADORES
7entro de las actividades de mantenimiento, se considera un conjunto de ensayos el cual, en conjunto con la inspecciones y análisis de aceite, nos entrega una #uena imagen respecto del estado de un transformador. En general, los ensayos eléctricos en transformadores, se clasifican en tres categor%asA -
Ena
-
Ena
-
Ena
transformador.
12.1 Reitencia De De$anado. "a resistencia de devanados, se prue#a en campo para c*equear malas cone+iones y altas resistencia de contactos en cam#iadores de aps. $on el o#jeto de definir si la resistencia es muy alta, los resultados se comparan entre las distintas fases en transformadores conectados en estrella o entre pares de terminales para transformadores conectados en delta. "os valores de resistencia se de#en comparar con los valores de prue#as en fá#rica. &eg8n acuerdo, se acepta una desviación má+ima de un :M respecto de los valores de fá#rica. &e de#e convertir la medida de resistencia a la temperatura de referencia usada en fá#rica C normalmente 6: Z$ D.
Para esta#lecer una referencia com8n, se de#e *acer uso de la siguiente formulaA ' (¿ ¿ m+ ' ( ) ( ' + ' ) )s = ) m s (
¿
4s K 4esistencia a la temperatura de referencia de fá#rica C Ver manual de equipo D 4m K 4esistencia de la medida actual s K emperatura de referencia de fá#rica Cusualmente 6: I$D m K emperatura a la que se toma la medida T K $onstante del material del devanadoA 359.: I$ para co#re 33: I$ para aluminio
12.# Reitencia de Aila"iento. Periódicamente, los devanados de#en ser sometidos a la prue#a de medida de resistencia de aislamiento. 7e#erá efectuarse medidas de todos los devanados respecto de tierra y de todos los devanados entre s%. "a siguiente ta#la nos da información respecto de los valores m%nimos admitidos y los voltajes que se de#en aplicar en los ensayos. a#la 1)?1 4esistencia %nima de !islamiento Foltae no"inal de lo de$anado en Folt.
M7ni"o $oltae de DC de +r&eba
Reitencia de aila"iento "7ni"a reco"endada en Me(ao'". Tran!or"adore en Tran!or"adore aceite eco
) ? >))
1)))
1))
:))
>)1 ? :)))
3:))
1)))
:)))
ayor que :)))
:)))
:)))
3:)))
$on el o#jeto de esta#lecer una referencia com8n de comparación, la siguiente ta#la nos entrega los factores de corrección para distintas temperaturas.
a#la 1)?3 =actores de corrección para temperatura a 3) Z$. Te"+erat&ra C ?1) ?: ) : 1) 1: 3) 3: 5) 5: 9) 9: :) :: >) >: 6) 6: ;) ;: <) <: 1)) 1): 11)
8 19 35 53 91 :) :< >; 66 ;> <: 1)9 115 133 151 19) 19< 1:; 1>6 16> 1;: 1<9 3)5 313 331 35)
8actor Tran!or"adore en A+arato con aceite aila"iento lido ).13: ).1;) ).3: ).5> ).:) ).6: 1.)) 1.9) 1.<; 3.;) 5.<: :.>) 6.;: 11.3) 1:.;: 33.9) 51.6: 99.6) >5.:) ;<.6< 136.)) 1;).)) 3:9.)) 5:<.1: :)<.))
).3: ).53 ).9) ).:) ).>5 ).;1 1.)) 1.3: 1.:; 3.)) 3.:) 5.1: 5.<; :.)) >.5) 6.< 1).)) 13.>) 1:.;) 3).)) 3:.3) 51.>) 9).)) :).9) >5.3)
=ormulaA 4c K 4a + T 7ondeA 4c
Es la resistencia corregida a 3) Z$ 4a Es la resistencia o#tenida en la prue#a T =actor ultiplicador
EjemploA 4esistencia o#tenida a 9) Z$ 4a K 3 mego*ms a 9) °$ T K 5.<: 4c K 4a + T 4c K 3.) + 5.<: 4c K 6.<) mego*ms a 3) °$
7urante este ensayo, de#erá o#tenerse el %ndice de polari(ación para cada
una de las mediciones y se de#erá verificar que éste no de#e ser inferior a 1.
12.) Medida De 8actor De Potencia De Aila"iento.
/tro de los ensayos recomendados de reali(ar periódicamente, es la medida del factor de potencia de aislamiento. Valores má+imos tolerados se entregan en la ta#la 1)?5. a#la 1)?5 Valores á+imos de =actor de Potencia de !islamiento Tran!or"adore en Aceite
Tran!or"adore en Silicona
3.)M
).:M
5.)M
).:M
Tran!or"adore de Potencia Tran!or"adore de Ditrib&cin
12., Reitencia De Aila"iento Del N%cleo < Pr&eba De ConeJin Indeeada a Tierra. En general el n8cleo de los transformadores, de#e tener tan solo una cone+ión con el tanque de tierra. $uando el n8cleo presenta dos puntos conectados al tanque, aparecen corrientes de circulación entre el n8cleo y el tanque. Estas corrientes desarrollan calor y generan gases. "a prue#a de resistencia de aislamiento del n8cleo se usa si se sospec*a de una cone+ión inadvertida a tierra o al tanque. Estas cone+iones indeseadas pueden ser advertidas por un 7'!. "os tipos de gases presentes son el etano yBo etileno y posi#lemente metano.
Estos gases podr%an tam#ién estar presentes, si e+iste una mala cone+ión en la parte inferior de un #us*ing o un mal contacto en un cam#iador de tap. !demás, esta prue#a sólo es necesaria, si la resistencia de devanados y cam#iadores de taps están #uenas. "a cone+ión del n8cleo a tierra Ccuando ésta e+isteD de#e ser desconectada. En algunos transformadores no se tiene acceso e+terior para llegar a la cone+ión del n8cleo y en algunos casos de#e drenarse algo de aceite. &e requiere de un megó*metro estandar, el cual se conecta entre el n8cleo y el tanque. n transformador nuevo, de#er%a tener alrededor de 1))) ego*ms. n transformador usado, de#er%a tener alrededor de 1)) ego*ms. Valores inferiores a cien mego*ms, indican un deterioro del aislamiento entre el n8cleo y tierra. na
resistencia de menos de die( ego*ms, causa corrientes de circulación que pueden ser destructivas y de#en ser investigadas.
12.3 Medida De Ra6n De Tran!or"acin. Esta es una medida que tiende a verificar la ra(ón de transformación de un transformador en cada uno de sus taps. "os valores o#tenidos para cada par de devanados de una pierna, de#en compararse con las prue#as de fá#rica y no pueden tener una desviación mayor a ),:M respecto de las fases laterales o respecto de ra(ones calculadas. Esta prue#a, nos puede indicar la presencia de espiras en cortocircuito y de#e anali(arse en conjunto con un 7'!.
12.0 Medida De Corriente De EJcitacin. 0os da una medida del estado del n8cleo. &e efect8an prue#as por fase y se de#e esperar, en el caso de transformadores tipo columna, que las corrientes asociadas a las piernas laterales de#en ser iguales entre s% y menor que la pierna central.
12.@ Ena
=igura 1)?1 o#ina deformada.
"as causas de estas anomal%as pueden tener diversos or%genes. n mal ensam#laje en la fa#ricación, pro#lemas en el transporte, e+perimentar corrientes de cortocircuito e+ternos durante la operación, etc.
Este tipo de fallas son dif%ciles de detectar con los ensayos *asta a*ora mostrados. n método de detección efectivo es el análisis de respuesta de frecuencia C =requency 4esponse !nalysis, =4!D. "os pro#lemas que se detectan pueden ser los siguientesA 7eformaciones en #o#inados y despla(amientos. $olapso parcial de #o#inados. $ortocircuito y apertura de #o#inas. ovimientos de n8cleo. Puesta a tierra de n8cleo con fallas. Pandeo de flejes de fijación. Estructuras de fijación rotas. Vueltas cortocircuitadas y #o#inados a#iertos. El método se #asa en un circuito equivalente con parámetros distri#uidos del transformador. En este circuito se consideran todas las capacidades, inductancias y resistencias ó*micas.
=igura 1)?3 Parametros distri#uidos de un transformador.
"a figura 1)?3 muestra un detalle, donde se especifican las capacidades respecto de la cu#a, capacidades entre espiras, capacidades respecto del n8cleo, inductancias y resistencias. $ualquier deformación de las #o#inas, anomal%as del n8cleo, afectarán el valor de estos parámetros, siendo esto la #ase del método de análisis de frecuencia. En la actualidad e+isten dos modalidades de este métodoA El método de impulso de #ajo voltaje -?=4! y el método de #arrido de frecuencia &?=4!.
M:todo I=8RA El método -?=4! consiste en inyectar un impulso de #ajo voltaje y, ocupando la transformada de =ourier , se grafica la respuesta en frecuencia de la impedancia a este impulso.
=igura 1)?5 4espuesta de frecuencia a impulso de voltaje.
"a figura 1)?5 muestra la respuesta en frecuencia a un impulso de voltaje. Esta respuesta, si no e+isten pro#lemas, no de#e variar en un transformador constituyendo una *uella de él. "a gráfica muestra dos seOales a(ules superpuestas que corresponden a dos devanados de un transformador. "a seOal roja corresponde al tercer devanado y es completamente diferente a las anteriores indicando que *ay pro#lemas en él.
=igura 1)?9 $one+ionado -=4!
"a figura 1)?9 muestra la forma de cone+ión para un ensayo de -=4!.
M:todo S=8RA En este caso se inyecta un voltaje de amplitud constante y de frecuencia varia#le. &e grafica la respuesta de la ganancia de impedancia frente al #arrido de frecuencia.
=igura 1)?: 4espuesta a un #arrido de frecuencia.
12.G Re&"en De Ena
! continuación se entrega un detalle de los distintos ensayos asociados a los transformadores de potencia y sus frecuencias de ejecución recomendadas. a#la 1)?9 4esumen de Ensayos de ransformadores.
Ele"ento a +robar 7evanados
us*ings
!nálisis de gases disueltos 7'! en el aceite
$am#iadores de ap #ajo carga
$am#iadores de ap sin carga
Pr&eba a dearrollar 4esistencia de devanados 4a(ón de vueltasBPolaridadB$one+ión angular $orriente de e+citación en todos los taps 4esistencia de aislamiento a tierra Cmego*metroD $apacitancia C7o#leD =actor de PotenciaB =actor de 7isipación C7o#leD ermograf%a $apacitancia C7o#leD Pérdidas 7ieléctricas C7o#leD =actor de Potencia B =actor de 7isipación C7o#leD emperatura Cermograf%aD 0ivel de aceite -nspección Visual Cri(aduras y suciedadD
8rec&encia !nual
!nual
!nálisis de gases disueltos "os 7'!s se *arán 4igide( 7ieléctrica !nualmente. &i se *a ensión -nterfasial detectado alg8n 08mero de !cide( pro#lema estos se -nspección Visual *arán semanales e $olor incluso diarios. $ontenido de *umedad "os f%sico?qu%micos se -n*i#idor de o+idación *arán anualmente =actor de potencia B =actor de disipación Presión de contactos y continuidad !nualmente emperatura Cermograf%aD 4elación de vueltas en todas las posiciones iempo de cam#io $orriente de motor eléctrico /peración y continuidad de "imit &Witc* 4evisión 0ivel y Estado !ceite $aja Engranajes "u#ricación del Eje de ransmisión Presión de contactos y continuidad !nualmente 4elación de vueltas en todas las posiciones -nspección Visual
08cleo anque y accesorios
4esistencia de aislamiento entre el n8cleo y $ada tres aOos ó seg8n tanque?tierra lo estipule un 7'! 7ispositivos indicadores de !nualmente presiónBVac%oBemperatura ? $ali#ración ermograf%a C-nfrarrojaD
$onservador
-nspección Visual C=ugas y corrosiónD -nspección Visual C=ugas y corrosiónD
ensualmente
&ecador de aire
Verificar color de s%lica gel ensualmente Válvulas en posición apropiada 4elé de presión s8#ita $ali#ración y continuidad !nualmente 4elé uc**ol( $ali#ración y continuidad !nualmente &istema de ermograf%a C-nfrarrojaD &emestralmente enfriamiento 4adiadores "impie(a ensualmente -nspección Visual C=ugas, limpie(a y corrosiónD Ventiladores $ontroles ensualmente -nspección Visual y ruidos inusuales om#as 4otación e indicadores de flujo ensualmente $orriente de carga de otores Es una prue#a con flujo de agua, para Prue#a anual, requerida &istema de incendio de verificar la operación de los sprinklers, por las $o#erturas de transformador escurrimiento del agua al depósito separador &eguros. agua aceite, compro#ación de *ermeticidad de ga#inetes eléctricos. &istema de drenaje para &e verifica la operación tempori(ada de las prevención de válvulas de drenaje del sistema de congelación enfriamiento de transformador. Prue#a anual, en nuestro caso fundamental antes del invierno. Purificador de aceite del 4evision de la operación de la #om#a y cam#iador de tomas #ajo cam#io de filtro. carga 4elé diferencial de Verificacion de su funcionamiento presión agua aceite
.
Prue#a anual, en nuestro caso fundamental antes del invierno Prue#a anual Prue#a semestral.
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!puntes Personales.
Figura o Foto
=igura 0I1?1 modelo #ásico de transformador monofásico. =igura 0I 1?3 odelo de transformador real. =igura 0I 1?5 $ircuito Equivalente de un transformador. =igura 0I 1?9 $ircuito Equivalente apro+imado de un transformador. =igura 0I 1?: $ircuito equivalente apro+imado resumido de un transformador =igura 0I 3?1 $onstrucción de un devanado *elicoidal.
Fuente Elaborado por el autor Elaborado por el autor
Elaborado por el autor Elaborado por el autor Elaborado por el autor http://www.directidu!tr".e!/prod/ere#u/tra!$or#adore!% tri$a!ico!%&'(('%)*++),.ht#l
=igura 0I 3?3 $onductores para devanados
http://!i!te#a#id.co#/pre-iew.phpc*+*(&
=igura 0I 3?5 a y #. o#inado *elicoidal para . =igura 0I 3?> 08cleo tipo columna.
Foto de cat0lo1o de tra!$or#adore! IMEF2
=igura 0I 3?6 08cleo tipo acora(ado.
Elaborado por el autor
=igura 0I 3?; $orrientes de = oucault en laminados
Elaborado por el autor
=igura 0I 3?< $ortes a 9:I y en step?lap =igura 0I 3?1)a us*ing para =igura 0I 3?1)# us*ing para ! =igura 0I 3?11 7istintos tipos de #us*ings. =igura 0I 5?9 Part%culas Polares /rientadas seg8n $ampo Eléctrico E. =igura 0I 5?9 4epresentaciones para el *idrocar#uro isoparafinico. =igura 0I 5?: 4epresentación para el *idrocar#uro 0aftenico
Elaborado por el autor
Figura N° 3-6 Representación para el hidrocarburo Aromático
Elaborado por el autor
=igura 0I 5?6 -nterfase "%quido !ceite. =igura 0I 5?1) ensión -nterfasial, n8mero de !cide( VB& aOos de servicio.
Elaborado por el autor
Figura N° 3-)) Factor de *otencia el Aceite iel+ctrico
Elaborado por el autor
=igura 9?1 ransformador con conservador y respiración li#re. =igura 9?3 ransformador con 7iafragma.
Elaborado por el autor
=igura 9?5 ransformador con $onservador y pulmón.
Elaborado por el autor
=igura 9?9 ransformador Presuri(ado $on 0itrógeno.
Elaborado por el autor
=igura :?1 ransformador $on $lase /!
Hidroelectric Research and technical service group !"#$% &rans'ormer (aintenance. Hidroelectric Research and technical service group !"#$% &rans'ormer (aintenance.
=igura :?3 ransformador $on $lase /!B=!. =igura :?5 -ndicador de emperatura de aceite. =igura :?9 -ndicador de emperatura 7e 7evanados ó de -magen térmica.
Elaborado por el autor
Foto! del autor Cat0lo1o A33 Power Tecolo1ie! Elaborado por el autor Elaborado por el autor Elaborado por el autor
Hidroelectric Research and technical service group !"#$% &rans'ormer (aintenance.
Elaborado por el autor
Elaborado por el autor Elaborado por el autor
